SE503141C2 - Apparat för alstring av linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning - Google Patents

Apparat för alstring av linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning

Info

Publication number
SE503141C2
SE503141C2 SE9403988A SE9403988A SE503141C2 SE 503141 C2 SE503141 C2 SE 503141C2 SE 9403988 A SE9403988 A SE 9403988A SE 9403988 A SE9403988 A SE 9403988A SE 503141 C2 SE503141 C2 SE 503141C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
electrode
electrode plate
electrode plates
arc discharge
plates
Prior art date
Application number
SE9403988A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9403988D0 (sv
SE9403988L (sv
Inventor
Ladislav Bardos
Hana Barankova
Original Assignee
Ladislav Bardos
Hana Barankova
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 Ladislav Bardos, Hana Barankova filed Critical Ladislav Bardos
Priority to SE9403988A priority Critical patent/SE9403988L/sv
Publication of SE9403988D0 publication Critical patent/SE9403988D0/sv
Priority to ES95937260T priority patent/ES2138755T3/es
Priority to DE69511103T priority patent/DE69511103T2/de
Priority to KR1019970703347A priority patent/KR100333800B1/ko
Priority to AT95937260T priority patent/ATE182738T1/de
Priority to JP51676196A priority patent/JP3652702B2/ja
Priority to US08/836,708 priority patent/US5908602A/en
Priority to CA002205576A priority patent/CA2205576C/en
Priority to DK95937260T priority patent/DK0792572T3/da
Priority to AU39420/95A priority patent/AU688996B2/en
Priority to EP95937260A priority patent/EP0792572B1/en
Priority to PCT/SE1995/001248 priority patent/WO1996016531A1/en
Publication of SE503141C2 publication Critical patent/SE503141C2/sv
Publication of SE9403988L publication Critical patent/SE9403988L/sv
Priority to NO972280A priority patent/NO309920B1/no

Links

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/48—Generating plasma using an arc
    • H05H1/50—Generating plasma using an arc and using applied magnetic fields, e.g. for focusing or rotating the arc

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

505 141 2 ,279,723). Innehället av makropartiklar är ofta lägre, om den förbrukbara elektroden är upphettad till smältpunkten. Det är också möjligt att använda ett ljusbàgsurladdningsystem med en förbrukbar anod i stället för katoden, se t.ex. M. Mausbach et al, Vacuum 41, 1393-1395 (1990). Förbrukbara katoder är av begränsad storlek och behöver en magnetisk filtrering som begränsar möjligheterna för en förstoring av dessa ljusbàgsurladdningskällornas skala. Förbrukbara elektroder som innehàller smält metall kan vara installerade bara i begränsade lägen. De flesta ljusbàgsurladdningskällor kräver en extra omkopplare för att starta ljusbágsurladdningen.
Generering av ljusbágsurladdningen är mycket effektiv i hàlkatoder. Principen för en 1ikströmsgasurladdningsgenerering i en hälkatod Ibeskrevs för första gängen av' F. Paschen, Ann.Physik 50, 901-940 (1916). Sedan dess har många forskningresultat publicerats, se översikter t.ex. J-L.
Delcroix och A.R. Trindade, Advances in Electronics and Electron Phys. 35, 87-190 (1974), M.E. Pillow, Spectrochimica Acta 36B, no.8, 821-843 (1981), och R. Mavrodineanu, J.Res.Nat.Bureau of Standards 89, no.2, 143-185 (1984).
Ljusbágsurladdningen i likströmshálkatoder kan genereras vid hög likströmseffekt. Hàlkatodväggarna är dä upphettade till en hög temperatur _som orsakar en ökad termisk emission av elektroner. Dessutom produceras den väsentliga delen av jonerna genom sputtring och/eller foràngning av ett erosionsomráde inuti den ihäliga katoden. Under dessa villkor ökar likströmmen i vàgurladdnigskretsen mycket snabbt, medan en elektrisk spänning pá katoden faller ner till värden av storlekordningen vid minimal jonisering, eller minimal exciteringspotential för arbetsgasen eller metallángan.
Vágurladdnigen är en självkontinuerlig urladdning, som kan stödja stora elektriska strömmar genom en egen mekanism av elektronemission fràn den negativa elektroden (se “Handbook of Plasma Processing Technology” ed.by S. Rossnagel et al, Noyes Publ. 1990, Chapter 18 by D. Sanders). Sá länge som den förutsättningen inte är uppnädd kan inte denna hálkatodurladdning betraktas som en ljusbágsurladdning. Den är mera som en normal eller anomal glödurladdning, även om nägra 3 _ _ :Ü 7; sf \.= w delar av hälkatodväggen är heta, vilket sker särskilt vid hálkatoder tillverkade av tunn metallplàt.
Pga en hög alstring av elektroner redan i glödurladdningsregimer, har hàlkatoder använts sedan 1971, bade som en elektronkälla och en arbetsgasjoniseringskälla i anordingar för plasma-understödd anodföràngning (se t.ex. U.S.
Patent 3,562,141). Sedan 1983 har växelströmsgenerering av hàlkatodsglödurladdningar utvecklats. En typisk frekvens vid växelströmsgeneratorer för detta syfte är mellan 100 kHz och 100 MHz. Speciellt används radiofrekvensgeneratorer (RF - 13,56 MHz och harmoniska frekvenser) mycket ofta för plasmaprocesser (se e.g. C.M. Horwitz, Appl.Phys.Lett., vol.43, 1983, p.977, och U.S. Patent No. 4,52l,286). Mánga olika arrangemang har utvecklats med användning av hàlkatodsprincipen. Olika hálkatodsystem skiljer sig fràn varandra i arrangemang av elektroder, flöde av arbetsgas, osv.
Hàlkatodsprincipen kan utnyttjas för att intensifiera plasmakemiska föràngningsprocesser i ett planparallellt arrangemang av substratskivor som är vid katodpotential (Europapatent 0 478 984 A1). En valsformig radiofrekvenshálkatod uttnyttjades för plasmakemiska förángningsprocesser (Tjeckiskt Patent 246,982 / PV 4407-85) och för katodsputtring och filmsbeläggning i iháliga substrat och rör (Tjeckisk patentansökan PV3925-90). Vid radiofrekvensgenerering av hàlkatoder spelas anodens roll av det radiofrekventa plasmat självt (en virtuell anod) och detta är i kontakt med en rejäl motelektrod som är ansluten till en radiofrekvensgenerator (Bárdos et al, J.Non Cryst.Solids 97/98, 281 (1987). En flerfaldig cylindrisk radiofrekvent hàlkatod (tillsammans 19 rör) med stängda bottnar placerad i ett mángspetsigt magnetiskt fält har advänts som en effektiv jonstràlekälla med 175 mm diameter, se C. Lejeune et al, Vacuum 36, 837 (1985) och franska ansökningen 85 06 492 (1985). En flerfaldig radiofrekvent hàlkatod (5 hal) utplacerad längs linjen har rapporterats av A.M. Barklund et al, J.Vac.Sci.Technol. A9, 1055 (1991), (se ocksa Tjeckiskt Patent 246,982). En linjär uppställning av 64 likströms- eller växelströmsgenererade cylindriska hàlkatoder i. ett axiellt _»'\ I .elr 505 141 magnetiskt fält som skapar en ca 40 cm läng fördelad urladdning har rapporterats av A.Belkind et al, Surf.Coat.Technol., vol.68/69 (1994) 804-808. I det arbetet har ett axiellt magnetiskt fält av 0,025 Tesla utnyttjats för att dra ut plasmat utanför hàlkatoderna. Päverkan av hàlkatodegenskaper genom de magnetiska fälten vid olika induktioner har ofta rapporterats, se t.ex. översikten av K.H.
Schoenbach, invited paper, ICPIG 21, Bochum 1993, Proc.III, pp. 287-296. Pá grund av en magnetisk begränsningseffekt används dessa magnetiska fält ofta i lágtrycksregimer i halkatoder. De flesta ovan beskrivna systemen använder glödurladdning inuti en cylindrisk hälkatod. Vid en tillräckligt hög effekt i en ljusbágsurladdningsregim blir genereringen av metalljoner frán en inre del av den iháliga katodtargeten tillräckligt stor för att upprätthålla den självkontinuerliga urladdningen utan extra hjälpgas (L. Bárdos et al, svenskt patent-ansökan No. 9303426-2, europeisk patent- ansökan PCT/SE9/00959). En hálkatodljusbàgsurladdningsregim i en arbetsgas som innehåller en reaktiv komponent kan användas för mycket hög hastighet av reaktiv filmbeläggning baserad pá en förstärkt produktion av katodens metallpartiklar. Denna deponering kan vara även snabbare än en icke reaktiv beläggning av rena metallfilmer (se H. Baránková et al, Proc. 10th Symp. on Plasma Processing, Electrochem.Soc.Spring Meet., San Francisco 1994, Proc.Vol.94-20, G.S. Mathad and D.W. Hess, eds., pp.580-591). De flesta hàlkatodarrangemang använder cylindriska katodformer eller smà planparallella katodplattor med cylindriska anoder runtomkring dessa. Allmänt har hàlkatodsystemen mycket begränsade dimensioner. Detta kan bli en fördel i plasmaprocesser inuti rör (H. Kawasaki et al, Mat.Sci.Engineer. A140, 682 (1991)). Liksom filtrerade ljusbàgsurladdningar, är de diskreta ljusbágsurladdningarna producerade av smà hàlkatoder och har begränsade möjligheter att bli uppskalade. Linjära uppställningar med manga halkatoder kan inte producera en tillräckligt likformig linjär gasurladdning och är därför beroende av varje enkel urladdning.
SAMANEAIINlN§_A¥_HR2ElNNlN§EN \J\ f; .
Cl, ( ,. b Syftet med den föreliggande uppfinningen är därför att övervinna de ovan 'nämnda upptäckternas begränsningar och nackdelar enligt teknikens ståndpunkt och att erbjuda en förbättrad apparat för alstring av en linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning.
I enlighet med ett första syfte enligt denna uppfinning innefattar en apparat för alstring av en linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning, i synnerhet för plasmaprocesser pà fasta substrat installerade i en reaktor vid gastryck mindre än 5 x 104 Pa och drivna av en växelströmsgenerator, bestående av _ åtminstone ett par av en första elektrod-platta och en andra elektrod-platta placerade mittemot varandra på ett avstånd överstigande 0,4 mm och kopplade till samma pol på generatorn vars motpol är kopplad till en motelektrod, ett magnetiskt fält som skapas av magneter för utveckling av en linjär värmezon på den första elektrod-plattan och en linjär värmezon på den andra elektrod-plattan, där fältet har en komponent av minst 10'3 Tesla tvärsöver en spalt mellan dessa elektrod-plattor, en joniserad. miljö innehållande en arbetsgas införd mellan dessa elektrod-plattor, där den joniserade miljön har elektrisk kontakt med dessa elektrod-plattor mellan vilka en ljusbågsurladdning genereras och med motelektroden.
I enlighet med ett andra syfte enligt uppfinningen är elektrod-plattorna fästa på elektrodens huvudkropp i förbindelse med ett justeringssystem som möjliggör både en justering av avstånden mellan dessa elektrod-plattor med ett transversaljusteringselement och en lutning av dessa elektrod- plattor med ett vinkeljusteringselement.
I enlighet med ett tredje syfte enligt uppfinningen hindrar en yttre kassett ett läckage av den arbetsgasen på sidorna av elektrodens huvudkropp och justeringssystemet i vilket arbetsgasen införs genom en gasdistributör för att optimera en 5135 141 ß fördelning av arbetsgasen i spalten mellan dessa elektrod- plattor.
I enlighet med ett fjärde syfte enligt uppfinningen utgörs motelektroden av en del av reaktorväggarna och/eller av en substrathàllare med substrat som skall bearbetas genom ljusbágsurladdningen.
I enlighet med ett femte syfte enligt uppfinningen justeras läget för dessa magneter stämda med hänsyn till dessa elektrod-plattor genom en avstämmare och en fördelning av det magnetiska fältet justeras báde utmed och tvärs över dessa elektrod-plattor med hjälp av dessa magneter och/eller ytterligare magneter.
I enlighet med ett sjätte syfte enligt uppfinningen är den första elektrod-plattan och/eller den andra elektrod-plattan utrustad med ett ytterligare sidostycke.
I enlighet med ett sjunde syfte enligt uppfinningen är den första elektrod-plattan och den andra elektrod-plattan tillverkade av olika material.
KQBIEAIIAD_BESKBl¥NINQ_B¥_BIININ§AENA De ovan nämnda syften, egenskaperna och fördelarna med den föreliggande uppfinningen som nämns ovan kommer att klargöras genom beskrivningen av uppfinningen gjord med hänvisning till de följande figurerna, i vilka: FIG. 1 är en schematisk bild av en första utföringsform i enlighet med den föreliggande uppfinningen vilken visar ett principiellt exempel av en apparat för alstring av en linjär ljusbágsurladdning för plasmabearbetning, i synnerhet för plasmaprocesser pà fasta substrat, FIG. 2 är en schematisk bild av en andra utföringsform i enlighet med den föreliggande uppfinningen vilken visar ett exempel pá en apparat för alstring av en linjär 1 "f-'lí ljusbägsurladdning för plasmabearbetning, lik den visad i fig. l i vilken elektrod-plattorna är fästa pà elektrodens huvudkropp i förbindelse med ett justeringssystem som möjliggör bade en justering av avstànden mellan dessa elektrod-plattor med ett transversaljusteringselement och en lutning av dessa elektrod-plattor med ett vinkeljusteringselement, varvid den yttre kassetten hindrar ett läckage av arbetsgasen pà sidorna av bade elektrodens huvudkropp och justeringssystemet i vilket arbetsgasen släpps in genom en gasdistributör, varjämte motelektroden utgörs av ett substrat som skall bearbetas genom ljusbàgsurladdningen och läget för dessa magneter avstäms med hänsyn till elektrod-plattorna genom en avstämmare och fördelningen av det magnetiska fältet justeras med dessa magneter och med ytterligare magneter och den första elektrod-plattan och/eller den andra elektrod-plattan är utrustad med ett ytterligare sidostycke.
FIG. 3 är en schematisk genomskärningsvy av en tredje utföringsform enligt den föreliggande uppfinningen som visar tre olika arrangemangsexempel för apparaten visad i fig. 1 som omfattar flera par av elektrod-plattor förbundna ihop i ett flerdubbelt system för alstring av en flerdubbel linjär ljusbàgsurladdning i enlighet med den föreliggande uppfinningen.
DEIALJEBAELIEEKBIXNINQ Med hänvisning till fig. 1, kommer en första utföringsform av apparaten för alstring av' en linjär ljusbágsurladdning i enlighet med den föreliggande uppfinningen att beskrivas. En första elektrod-platta 1 och en andra elektrod-platta 2 är placerade mittemot varandra pá ett avstand överskridande 0,4 mm. Det är viktigt att undvika oönskad mekanisk kontakt av de heta ytor pà elektrod-plattorna under apparatens funktion.
Bada elektrod-plattorna är kopplade till samma pol av en generator 10 med växelström vars motpol är kopplad till en motelektrod 3. För att generera ett ickeisotermisk plasma 503 141 9 installeras dessa elektroder i en reaktor vid gastryck mindre än 5 x 104 Pa. Ett magnetiskt fält som har en komponent av minst 1O'3 Tesla tvärs över en spalt mellan dessa elektrod- plattor skapas av magneter 4 och det används till utveckling av en linjär värmezon 5 pà den första elektrod-plattan och en linjär värmezon 6 pà den andra elektrod-plattan. Dessa värmezoner utvecklas pga jonbombardering i halkatodurladdningen som uppträder mellan dessa elektrod- plattor i en joniserad miljö 7 innehållande en arbetsgas 8 som har en elektrisk kontakt med elektrod-plattorna, i synnerhet med deras motstàende ytor och med motelektroden. Den joniserade miljön representerar en nödvändig initiellglödurladdning för att starta en ljusbágsurladdning 9 i apparaten i enlighet med uppfinningen. Värmezonerna pà bada elektrod-plattorna genereras vid effekten beroende pà elektrod-plattornas storlekar, pá gastrycket, pà elektrod- plattornas material, osv. Värmezoner genereras pà särskilda ytor pà vilka en väsentlig del av jonströmmen fokuseras av det magnetiska fältet. Förluster av elektroner pendlande mellan de tillbakadrivande potentialerna pä motstáende plattor kan också reduceras av den magnetiska inneslutningen, som kan orsaka en förstärkt lokal jonisering. Värmezonerna ökar också en termisk elektronemission frán elektrod-plattorna och underlättar vàgurladdnigstarten. Vägurladdningen startar vid en särskild tröskeleffekt frán en begynnelsehàlkatodsglödurladdning utan yttre tändverktyg. En linjäl likformighet i ljusbágsurladdningen beror pà den likformiga temperaturen utmed Värmezonerna pà elektrod-plattorna, beroende pá elektrodplattematerialets värmekonduktivitet och den kan balanseras av det magnetiska fältet.
EXEMBEL Med hänvisning till fig. 2 kommer en schematisk planvy av ett exempel pà en belysande utföringsform av apparaten lika den i fig. 1 för alstring av en linjär ljusbàgsurladdning för plasmabearbetning i enlighet med den föreliggande uppfinningen att beskrivas. Elektrod-plattorna är fästa pá elektrodens huvudkropp ll i förbindelse med ett justeringssystem 12 som °' 50:e m1 möjliggör bade en justering av avstandet mellan dessa elektrod-plattor med ett transversaljusteringselement 13 och en lutning av dessa elektrod-plattor med ett vinkeljusteringselement 14. Avstàndsjustering mellan elektrod- plattorna möjliggör en optimering av den linjära ljusbägsurladdningen 9 vid olika parametrar, t.ex. gastryck, effekt, elektrodplattematerial, magnetisk induktion, provgeometri, osv. Lutning av elektrod-plattor kan kompensera eventuella termiska deformationer av dessa elektrod-plattor pga värmezoner. En typisk temperatur pa Ti elektrod-plattornas värmezoner överstiger till exempel 1350 °C. För att uppna en hög temperatur pà värmezonerna är elektrod-plattorna inte utrustade med en extra kylning. En kylning av elektroplattor pga en värmeledning genom en mekanisk kontakt med elektrodens huvudkropp beror pà plattans material och plattans linjära dimensioner. Ett dimensionsexempel beroende av elektrodplattens längd L är L/15 S bredden (höjden) S L och L/200 S tjockleken << L. En yttre kassett 15 används för att hindra ett läckage av arbetsgasen pa sidorna av elektrodens huvudkropp och justeringssystemet. Beroende pà konstruktionen och det använda materialet kan en extra kylning tillämpas pa den yttre kassetten, eller pà elektrodens huvudkropp, eller pá justeringsystemet, eller pá alla ovannämnda delar. Om permanenta magneter används är det ocksa nödvändigt att kyla magneterna för att undvika deras demagnetisering. Årbetsgasen släpps in genom en gasdistributör 16 för att optimera en fördelning av arbetsgasen i spalten mellan elektrod-plattorna.
Exempel i fig. 2 visar att nwtelektroden 3 utgörs av ett substrat som skall bearbetas genom ljusbàgsurladdningen. Bàde lägen och magnetisk induktion fran magneterna påverkar värmezonernas positioner och temperaturer pà elektrod- plattorna som i sin tur påverkar villkoren för den linjära ljusbágsurladdningen. Lägena för dessa magneter avstäms med hänsyn till dessa elektrod-plattor genom en avstämmare 17 och en fördelning av det magnetiska fältet justeras genom rätt val av magnetiska induktion svävden för dessa magneter och med hjälp av ytterligare magneter 18. De ytterligaare magneterna kan "öppna" det magnetiska fältet med vilket ökas extraktionen av plasmat fràn spalten mellan elektrod-plattorna mot \C 503 141 s ulns tzratze t. Fêár atzt \1n linjärvågurladdnigsparametrarnas olikformighet på båda ändar av elektrod-plattorna är den första elektrod-plattan och/eller den andra elektrod-plattan utrustad med ett ytterligare sidostycke 19. Denna olikformighet kan också reduceras genom rätt formgivning av det magnetiska fältet vid båda ändarna av elektrod-plattorna.
Med hänvisning till fig. 3 kommer en utföringsform i enlighet med den föreliggande uppfinningen av apparaten visad i fig. 1 för alstring av en linjär ljusbågsurladdning att beskrivas i tre olika exempel med arrangemang av flera par av elektroplattorna ihopsatta till ett flerfaldigt system för alstring av en flerfaldig linjär ljusbågsurladdning.
Fig. 3(a) beskriver en genomskärningsvy av tre par av den första elektrod-plattan 1 och den andra elektrod-plattan 2 ordnade sida vid sida i. de oberoende magnetiska fälten, producerade av magneter 4 och ytterligare magneter 18. Den joniserade miljön 5, t.ex. ett radiofrekvensplasma, är gemensam för alla par av elektrod-plattor. Motelektroden 3, t.ex. ett substrat som skall bearbetas, är också gemensam för alla tre systemen, vilket tillåter en ökad processhastighet.
Arbetsgasen 8 kan vara lika för alla tre systemen, men olika gaser kan också användas i varje speciellt system. Då kan de linjära värmezonerna 5 och 6 motsvarande elektrod-plattorna 1 och 2 uppvisa både annorlunda form och temperatur i motsvarande delar av det flerfaldiga systemet. Detta orsakar annorlunda egenskaper i. linjära ljusbågsurladdningar 9 i respektive system, som skulle vara önskvärda vid utvalda applikationer. Dessutom kan individuella par av eletrodplattor drivas i förhållande till varandra genom tillhandahållande av en extra elektrisk förspänningspotential. I detta fall kan både geometrin och plasmaparametrarna för de respektiva linjära ljusbågsurladdningarna bli påverkade.
Fig. 3(b) beskriver en schematisk plan snittvy av tre par av den första elektrod-plattan 1 och den andra elektrod- plattan 2 ordnade sida vid sida som i fig. 1(a), men den andra H _i I 'šá ej: l \J elektrod-plattan i det föregáende elektrodplattparet är identisk med den första elektrod-plattan i det efterföljande plattparet. I detta arrangemang är det magnetiska fältet producerat av magneter 4 gemensamma för alla systemen.
Parametrar för värmezonerna 5 och 6 pà individuella elektrod- plattor som är gemensamma för grannsystemen skiljer sig frán de pá yttre sidorna av sammansättningen. En förhöjd temperatur för de linjära värmezonerna pá inre plattor kan användas fördelaktigt för ett elektrodmaterial med hög smältpunkt i ett system bestàende av elektrod-plattor av olika material.
Fig. 3(c) beskriver en schematisk plan snittvy av tvá par av elektrod-plattor arrangerade i elektrodens huvudkropp ll. I detta arrangemang är spalten mellan den första elektrod- plattan l och den andra elektrod-plattan 2 stängd pá undersidan och arbetsgasen 8 släpps in i spalten frán den joniserade ndljön '7. I detta fall kan elektrod-plattorna utformas till en ihålig target, t.ex. med en cylindrisk eller "race-track"-form, och installeras med en geometri lika den för planarmagnetroner. Arbetsgasen kan släppas in också fràn undersidan genom kanaler installerade i elektrodens huvudkropp 11.
Apparaten i enlighet med den föreliggande uppfinningen möjliggör en kontinuerlig matning med ett material förbrukat fràn elektrod-plattor vid plasmaprocesser genom en elektrodplatteförskjutning med hänsyn till linjära värmezoner och motlektroden.
En linjär ljusbágsurladdning i apparaten i enlighet med den föreliggande uppfinningen kan också genereras med en likström istället för växelströmseffekt. Men användning av likströmsgenerering kan bli begränsad i fall en dielektrisk filmdeponering sker. Vid likströmsgenerering maste motsvarande anod arrangeras i närheten av katoden. Vid högfrekvent växeltrömsgenerering spelas anodens roll av det högfrekventa plasmat självt. |2 505 141 En linjär ljusbágsurladdning i apparaten i enlighet med den föreliggande uppfinningen kan genereras ocksa vid ett gastryck överstigande 5 x 104 Pa. Men plasmaprocesser vid högt tryck är begränsade av en mycket kort fri medelväglängd för joner och elektroner, och därför blir det komplicerat att bibehálla en likformig linjär ljusbàgsurladdning.
I apparaten i enlighet med den föreliggande uppfinningen kan en hög yttemperatur pà elektrod-plattornas linjärvärmezoner som används för bibehållande av linjärljusbágsurladdningen möjliggöra ljusbàgsurladdningens regimer vid ett minskat bildande av oönskade mikrodroppar av katodmaterialet i deponerade filmer.
I apparaten i enlighet med den föreliggande uppfinningen kan elektrod-plattor vara sektionerade eller utformade till olika ickeplana profiler. Individuella plattor kan också vara av olika sammansatta material.
Apparaten i enlighet med den föreliggande uppfinningen kan också användas vid plasmabearbetning i en vanlig hálkatodsregim utan linjärljusbágsurladdningen.

Claims (7)

|3 PATENTKRAV
1. Apparat för alstring av en linjär ljusbägsurladdning för plasma bearbetning, i synnerhet för plasmaprocesser pà fasta substrat installerade i en reaktor vid gastryck mindre än 5 x 104 Pa och drivna av en växelströmsgenerator (10), k ä n n e - t e c k n a d av átminstone ett par av en första elektrod-platta (1) och en andra elektrod-platta (2) placerade mittemot varandra pa ett avstand överstigande 0,4 mm och kopplade till samma pol pà generatorn vars motpol är kopplad till en motelektrod (3), ett magnetiskt fält som skapas av' magneter (4) Aför utveckling av en linjär värmezon (5) pà den första elektrod- plattan och en linjär värmezon (6) pà den andra elektrod- plattan, där fältet har en komponent av minst lO'3 Tesla tvärsöver en spalt mellan dessa elektrod-plattor, en joniserad miljö (7) innehållande en arbetsgas (8) införd xnellan dessa elektrod-plattor, där den joniserade miljön har elektrisk kontakt med dessa elektrod-plattor mellan vilka en ljusbágsurladdning (9) genereras och med motelektroden.
2. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att elektrod-plattorna är fästa pä elektrodens huvudkropp (11) i förbindelse med ett justeringssystem (12) som möjliggör bäde en justering av avstànden mellan dessa elektrod-plattor med ett transversaljusteringselement (13) och en lutning av dessa elektrod-plattor med ett vinkeljusteringselement (14).
3. Apparat enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att en yttre kassett (15) hindrar ett läckage av arbetsgasen pà sidorna av elektrodens huvudkropp och justeringssystemet i vilket arbetsgasen införs genom en gasdistributör (16) för att optimera en fördelning av arbetsgasen i spalten mellan dessa elektrod-plattor. 503 141 W
4. Apparat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d av att motelektroden utgörs av en del av reaktorväggarna och/eller av en substrathållare med substrat som skall bearbetas genom ljusbågsurladdningen.
5. Apparat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d av att läge av dessa magneter avstäms med hänsyn till dessa elektrod-plattor genom en avstämmare (17) och en fördelning av det magnetiska fältet justeras både utmed och tvärs över dessa elektrod-plattor med hjälp av dessa magneter och/eller ytterligare magneter (18).
6. Apparat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - 11 a d av att den första elektrod-plattan och/eller den andra elektrod-plattan är utrustad med ett ytterligare sidostycke (19).
7. Apparat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a <3 av att den första elektrod-plattan och den andra elektrod-plattan är tillverkade av olika material.
SE9403988A 1994-11-18 1994-11-18 Apparat för alstring av linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning SE9403988L (sv)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9403988A SE9403988L (sv) 1994-11-18 1994-11-18 Apparat för alstring av linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning
PCT/SE1995/001248 WO1996016531A1 (en) 1994-11-18 1995-10-20 An apparatus for generation of a linear arc discharge for plasma processing
US08/836,708 US5908602A (en) 1994-11-18 1995-10-20 Apparatus for generation of a linear arc discharge for plasma processing
DK95937260T DK0792572T3 (da) 1994-11-18 1995-10-20 Apparat til frembringelse af en lineær bueudladning til plasmabearbejdning
KR1019970703347A KR100333800B1 (ko) 1994-11-18 1995-10-20 플라즈마처리를 위한 선형 아크방전 발생장치
AT95937260T ATE182738T1 (de) 1994-11-18 1995-10-20 Vorrichtung zur erzeugung einer linearen bogenentladung für plasmabehandlung
JP51676196A JP3652702B2 (ja) 1994-11-18 1995-10-20 プラズマ処理用線形アーク放電発生装置
ES95937260T ES2138755T3 (es) 1994-11-18 1995-10-20 Aparato para producir una descarga en arco lineal, para un tratamiento por plasma.
CA002205576A CA2205576C (en) 1994-11-18 1995-10-20 An apparatus for generation of a linear arc discharge for plasma processing
DE69511103T DE69511103T2 (de) 1994-11-18 1995-10-20 Vorrichtung zur erzeugung einer linearen bogenentladung für plasmabehandlung
AU39420/95A AU688996B2 (en) 1994-11-18 1995-10-20 An apparatus for generation of a linear arc discharge for plasma processing
EP95937260A EP0792572B1 (en) 1994-11-18 1995-10-20 An apparatus for generation of a linear arc discharge for plasma processing
NO972280A NO309920B1 (no) 1994-11-18 1997-05-20 Lineær bueutladning ved plasmaprosessering

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9403988A SE9403988L (sv) 1994-11-18 1994-11-18 Apparat för alstring av linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9403988D0 SE9403988D0 (sv) 1994-11-18
SE503141C2 true SE503141C2 (sv) 1996-04-01
SE9403988L SE9403988L (sv) 1996-04-01

Family

ID=20396028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9403988A SE9403988L (sv) 1994-11-18 1994-11-18 Apparat för alstring av linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5908602A (sv)
EP (1) EP0792572B1 (sv)
JP (1) JP3652702B2 (sv)
KR (1) KR100333800B1 (sv)
AT (1) ATE182738T1 (sv)
AU (1) AU688996B2 (sv)
CA (1) CA2205576C (sv)
DE (1) DE69511103T2 (sv)
DK (1) DK0792572T3 (sv)
ES (1) ES2138755T3 (sv)
NO (1) NO309920B1 (sv)
SE (1) SE9403988L (sv)
WO (1) WO1996016531A1 (sv)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999027758A1 (en) * 1997-11-20 1999-06-03 Barankova Hana Plasma processing apparatus having rotating magnets

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19722624C2 (de) * 1997-05-30 2001-08-09 Je Plasmaconsult Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Niedertemperatur-Plasmajets
SE516336C2 (sv) * 1999-04-28 2001-12-17 Hana Barankova Apparat för plasmabehandling av ytor
US7091605B2 (en) * 2001-09-21 2006-08-15 Eastman Kodak Company Highly moisture-sensitive electronic device element and method for fabrication
US6444945B1 (en) 2001-03-28 2002-09-03 Cp Films, Inc. Bipolar plasma source, plasma sheet source, and effusion cell utilizing a bipolar plasma source
US6764658B2 (en) * 2002-01-08 2004-07-20 Wisconsin Alumni Research Foundation Plasma generator
US20030168009A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Denes Ferencz S. Plasma processing within low-dimension cavities
EP1448030A4 (en) 2002-08-30 2006-11-22 Sekisui Chemical Co Ltd PLASMA PROCESSING SYSTEM
US7411352B2 (en) * 2002-09-19 2008-08-12 Applied Process Technologies, Inc. Dual plasma beam sources and method
WO2004027825A2 (en) * 2002-09-19 2004-04-01 Applied Process Technologies, Inc. Beam plasma source
JP3933035B2 (ja) * 2002-11-06 2007-06-20 富士ゼロックス株式会社 カーボンナノチューブの製造装置および製造方法
US7038389B2 (en) * 2003-05-02 2006-05-02 Applied Process Technologies, Inc. Magnetron plasma source
US7867366B1 (en) 2004-04-28 2011-01-11 Alameda Applied Sciences Corp. Coaxial plasma arc vapor deposition apparatus and method
US8038858B1 (en) 2004-04-28 2011-10-18 Alameda Applied Sciences Corp Coaxial plasma arc vapor deposition apparatus and method
DE102004043967B4 (de) * 2004-09-11 2010-01-07 Roth & Rau Ag Anordnung und Verfahren zur Plasmabehandlung eines Substrates
FR2912864B1 (fr) * 2007-02-15 2009-07-31 H E F Soc Par Actions Simplifi Dispositif pour generer un plasma froid dans une enceinte sous vide et utilisation du dispositif pour des traitements thermochimiques
KR101468077B1 (ko) * 2007-07-19 2014-12-05 엘아이지에이디피 주식회사 상압 플라즈마 처리장치
CA2765337C (en) * 2008-06-13 2016-05-17 Fablab Inc. A system and method for fabricating macroscopic objects, and nano-assembled objects obtained therewith
CN105206496B (zh) * 2008-08-04 2019-07-05 北美Agc平板玻璃公司 等离子体源和用等离子体增强的化学气相沉积来沉积薄膜涂层的方法
WO2011156877A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Mahle Metal Leve S/A Plasma processing device
WO2011156876A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Mahle Metal Leve S/A Plasma processing device
US8697198B2 (en) * 2011-03-31 2014-04-15 Veeco Ald Inc. Magnetic field assisted deposition
US9508532B2 (en) 2013-03-13 2016-11-29 Bb Plasma Design Ab Magnetron plasma apparatus
JP6710686B2 (ja) 2014-12-05 2020-06-17 エージーシー ガラス ヨーロッパ 中空陰極プラズマ源、基材処理方法
KR102365939B1 (ko) 2014-12-05 2022-02-22 에이지씨 플랫 글래스 노스 아메리카, 인코퍼레이티드 거대-입자 감소 코팅을 활용하는 플라즈마 소스 및 박막 코팅의 증착과 표면의 개질을 위해 거대-입자 감소 코팅을 활용하는 플라즈마 소스의 사용 방법
US9721765B2 (en) 2015-11-16 2017-08-01 Agc Flat Glass North America, Inc. Plasma device driven by multiple-phase alternating or pulsed electrical current
US9721764B2 (en) 2015-11-16 2017-08-01 Agc Flat Glass North America, Inc. Method of producing plasma by multiple-phase alternating or pulsed electrical current
US10573499B2 (en) 2015-12-18 2020-02-25 Agc Flat Glass North America, Inc. Method of extracting and accelerating ions
US10242846B2 (en) 2015-12-18 2019-03-26 Agc Flat Glass North America, Inc. Hollow cathode ion source
RU168090U1 (ru) * 2016-06-06 2017-01-18 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" АО "НИИ ОЭП" Плазменный источник светового излучения
RU168022U1 (ru) * 2016-06-15 2017-01-17 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" АО "НИИ ОЭП" Плазменный источник светового излучения
JP6388146B1 (ja) * 2017-08-07 2018-09-12 春日電機株式会社 表面改質装置
KR102216854B1 (ko) * 2019-09-30 2021-02-17 포항공과대학교 산학협력단 마이크로파 플라즈마를 이용한 아크 방전장치 및 아크 방전방법
FR3115180B1 (fr) * 2020-10-14 2022-11-04 Peter Choi Appareil de génération de plasma

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3562141A (en) * 1968-02-23 1971-02-09 John R Morley Vacuum vapor deposition utilizing low voltage electron beam
US4521286A (en) * 1983-03-09 1985-06-04 Unisearch Limited Hollow cathode sputter etcher
FR2581244B1 (fr) * 1985-04-29 1987-07-10 Centre Nat Rech Scient Source d'ions du type triode a une seule chambre d'ionisation a excitation haute frequence et a confinement magnetique du type multipolaire
CS246982B1 (en) * 1985-06-17 1986-11-13 Ladislav Bardos Method and apparatus for producing chemically active environment for plasma chemical reactions namely for deposition of thin layers
DE3606959A1 (de) * 1986-03-04 1987-09-10 Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur plasmabehandlung von substraten in einer durch hochfrequenz angeregten plasmaentladung
DE3774098D1 (de) * 1986-12-29 1991-11-28 Sumitomo Metal Ind Plasmageraet.
NL8701530A (nl) * 1987-06-30 1989-01-16 Stichting Fund Ond Material Werkwijze voor het behandelen van oppervlakken van substraten met behulp van een plasma en reactor voor het uitvoeren van die werkwijze.
EP0431951B1 (en) * 1989-12-07 1998-10-07 Research Development Corporation Of Japan An atmospheric plasma reaction method and a device therefor
US5133986A (en) * 1990-10-05 1992-07-28 International Business Machines Corporation Plasma enhanced chemical vapor processing system using hollow cathode effect
US5279723A (en) * 1992-07-30 1994-01-18 As Represented By The United States Department Of Energy Filtered cathodic arc source
DE4235953C2 (de) * 1992-10-23 1998-07-02 Fraunhofer Ges Forschung Sputterquelle mit einer linearen Hohlkathode zum reaktiven Beschichten von Substraten
SE501888C2 (sv) * 1993-10-18 1995-06-12 Ladislav Bardos En metod och en apparat för generering av en urladdning i egna ångor från en radiofrekvenselektrod för kontinuerlig självförstoftning av elektroden

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999027758A1 (en) * 1997-11-20 1999-06-03 Barankova Hana Plasma processing apparatus having rotating magnets
CZ298474B6 (cs) * 1997-11-20 2007-10-10 Zarízení na zpracování plazmatem

Also Published As

Publication number Publication date
DE69511103T2 (de) 2000-04-13
JP3652702B2 (ja) 2005-05-25
US5908602A (en) 1999-06-01
ES2138755T3 (es) 2000-01-16
AU3942095A (en) 1996-06-17
NO309920B1 (no) 2001-04-17
WO1996016531A1 (en) 1996-05-30
NO972280L (no) 1997-07-10
DK0792572T3 (da) 2000-03-13
EP0792572A1 (en) 1997-09-03
AU688996B2 (en) 1998-03-19
CA2205576A1 (en) 1996-05-30
NO972280D0 (no) 1997-05-20
SE9403988D0 (sv) 1994-11-18
KR100333800B1 (ko) 2002-11-27
ATE182738T1 (de) 1999-08-15
SE9403988L (sv) 1996-04-01
JPH10509833A (ja) 1998-09-22
EP0792572B1 (en) 1999-07-28
CA2205576C (en) 2005-09-20
DE69511103D1 (de) 1999-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE503141C2 (sv) Apparat för alstring av linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning
Boxman et al. Vacuum arc deposition devices
JP7206286B2 (ja) 線形化されたエネルギーの無線周波数プラズマイオン供給源、薄膜堆積装置、およびプラズマイオンビーム発生方法
EP0064163B1 (en) High speed plasma etching system
EP3228161B1 (en) Plasma source utilizing a macro-particle reduction coating and method of using a plasma source utilizing a macro-particle reduction coating for deposition of thin film coatings and modification of surfaces
US6812648B2 (en) Method of cleaning ion source, and corresponding apparatus/system
EP1746178B1 (en) Device for improving plasma activity in PVD-reactors
EA030379B1 (ru) Способ нанесения тонкопленочных покрытий с использованием плазменно-химического осаждения из газовой фазы (варианты)
EP2073243B1 (en) Linear electron source, evaporator using linear electron source, and applications of electron sources
JPH0676773A (ja) 低圧放電の発生及び点弧方法並びに真空加工装置及び該装置の陰極チェンバ
JP4364950B2 (ja) プラズマ処理装置
TW200830390A (en) Method and apparatus for manufacturing cleaned substrates or clean substrates which are further processed
Bárdoš et al. Thin film processing by radio frequency hollow cathodes
JP5146106B2 (ja) スパッタ装置
CA1252581A (en) Electron beam-excited ion beam source
JPH04235276A (ja) 基板をコーティングするための装置
JP4929270B2 (ja) 真空処理装置
Bugaev et al. Generation of boron ions for beam and plasma technologies
Akhmadeev et al. Plasma sources based on a low-pressure arc discharge
CN102244971A (zh) 一种大气压直流弧放电等离子体发生装置及阴极制作方法
CN102833936A (zh) 一种大气压直流弧放电等离子体发生装置
US20170275762A1 (en) Polygon deposition sources with high materials utilization and increased time between chamber cleanings
Denbnovetsky et al. Investigation of emission properties of cold cathodes in triode impulse High Voltage Glow Discharge Electron Guns
Makowiecki et al. Magnetron sputtering source
Bakhtizin et al. Magnetron sputterer

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed