CN102017055B - 用于制造具有离子刻蚀表面的工件的方法 - Google Patents
用于制造具有离子刻蚀表面的工件的方法 Download PDFInfo
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Abstract
用于工件的安装在圆盘传送带(19)上的行星齿轮架(22)被设置在真空室内。用于包括离子(CL)的云的源(24)被设置使得该云的中心轴线(ACL)与圆盘式传送带(19)的转动轴线(A20)相交。该云(CL)在行星轴线(A22)的移动路径(T)处具有离子密度曲线,在距离上述的中心轴线(ACL)至多是行星齿轮架(22)的直径的一半处,其下降到最大离子密度的50%。当行星齿轮架(22)上的工件被包括离子的云刻蚀时,刻蚀掉的材料基本上没有再沉积在邻近的行星齿轮架上,而是朝着真空室的壁喷射。
Description
技术领域
本发明一般地是针对用离子碰撞来对工件的表面进行刻蚀,由此至少降低从这些表面刻蚀掉并将被再次沉积在批处理工件的其它工件上、或再次沉积在被刻蚀的同一工件的其它表面区域上的材料的数量。
背景技术
定义
我们理解在“离子碰撞方式进行刻蚀”的情况下的真空刻蚀过程,其中离子碰撞在将被刻蚀的表面上、从而使得通过碰撞而击出表面的材料。
由此,上述的刻蚀可以是在实践中几乎全部地通过离子碰撞而实现的,不过也可以通过另外激活与将被刻蚀的工件表面相邻的反应气体来执行,从而这样的活化气体有助于刻蚀过程。
现在将对“包括离子的云”加以定义。
我们理解在包括离子的云的情况下,在真空中的受限制空间区域中,其中这里呈现出高于周边真空中的正离子密度。由此我们定义这样的离子云的边界为离子密度下降到云中最大离子密度的50%的位置。
为了建立离子云的边界,以关于待刻蚀的工件恰当地定位并将稍后作为例证,一个或多于一个模型工件可被引入到各自的刻蚀设备中并且浸入包含离子的云中。在预定的时段之后,该模型工件被移开、并且检验出在何处达到了模型工件上的最大刻蚀效应的50%的刻蚀效应。由此,云的边界的所在地被发现。根据结果,用于产生该云的源和/或相对于该源的工件的位置被调节从而导致该云的边界位于期望的位置。
在原处检验出上述边界所在位置的另一种可能性是:正如由朗缪尔(Langmuir)探针在原地执行测量。
离子的动态分布(movement distribution)可以是随机的。在远离电极的等离子体放电中是这种情况。邻近着作为阴极的电极、也就是穿过阴极鞘,也通常被称为阴极暗区,借助于等离子体电势和阴极电势的电势差,该离子被向着阴极吸引。即使在浮动电势下操作,如果固体表面浸入等离子体中,则导致在界面处也出现鞘,并且该表面被暴露于刻蚀离子碰撞。刻蚀速率可通过在该表面上施加关于等离子体电势负电势偏压即阴极的电势来增加。在有该偏压的情况下,该离子动态分布具有朝向上述表面的优先方向,没有该偏压则动态分布是随意的。
如果云作为一种几乎全部地由离子组成的离子束而存在,该离子束可以是例如通过借助于栅极从远距处的等离子体抽取出离子、并且在一个朝着待刻蚀的表面的方向上加速该离子而产生的,那么在包括了离子的该云中的离子动态分布具有显著的方向。在这种类型的云中的离子的上述主要移动方向由通过各自离开等离子体,朝向目标表面的离子的抽取和加速来建立。
为了更进一步举例说明在本申请的说明书和权利要求书中在包含离子的云的情况下的待理解事项,图1示意性地示出了用于产生一种包括离子的束形云的布置,该束几乎由离子组成。正如熟练的技术人员完全所知的,通过引入自氩起的惰性气体,等离子体放电PL在等离子体室5(例如具有热离子阴极7、和作为阳极工作的室5的壁的等离子体室5)内产生。等离子体PL包括电子也包括惰性气体的正离子。在相对于等离子体室5的壁的高负电势下,依靠加速栅极或隔板9的布置,正离子被从等离子体中抽取出、并在主要方向D上被加速。这导致束BI几乎全部由离子I组成,其束可被引导,例如借助于也沿曲线轨道朝向远程目标15的静电吸引和排斥栅极而实现。这里,包括离子的云具有一种显著的束形,并且该离子具有一种主要运动方向。
在图2中,示意性地示出了包括离子的云的产生,其是一种既包含电子又包含正离子的等离子束。由此,作为例子,在等离子室内再次设置一种热离子阴极11。该等离子室9由此可在电浮动电势上操作。阳极13与阴极11协同工作用于产生等离子束BPL。等离子中的离子的主要运动方向D的建立,是通过对目标15施加阴极电势的偏压而实现的,即施加负偏置电压UB的偏压从而吸引离子从等离子体PL离开、并且排斥不会有助于对目标进行蚀刻的等离子体中的电子。然而,即便邻近于目标15,束BPL中仍有电子。因此这里的包含离子的云是等离子束,其中该离子具有一种主要移动方向。
产生包含离子的云的第三种模式被显示在图14中。阳极与电子源和远距的阴极65协作。电子仅在密闭(confinement)71中的阳极69的前面对工作气体进行电离,密闭71在关于阳极69和电子源65的浮动电势下运行。密闭使得从那里射出的等离子体PL成形。在等离子体中,离子不具有主要移动方向。在浮动电势的情况下,如果固体材料表面浸入等离子体中,在等离子体/固体界面处产生的鞘为离子提供朝向固体表面的加速度已经足够用于表面刻蚀。然而,在这种情况下的包含离子的云本身不具有离子的主要运动方向。固体表面上的刻蚀效率可通过向其上施加电势而被提高,电势为一种偏压电势,其关于等离子体PL的等离子电势是负的。
就刻蚀而言,离子的撞击蚀是可信赖的,其可以看到经由图1的BI和图2的BPL以及图14的等离子体PL全部三种类别的云,目标表面发生刻蚀。
图3到6将举例说明我们如何定义包含离子的云的边界。图3示意性也示出了处于被认为穿过云的截面平面中,例如沿着根据图2的平面E的,包括离子的云CL的离子密度分布ρ。在这种情况下的云相对于在z方向上的轴线ACL是基本上对称的,其中心位于具有最大离子密度ρmax的中心区域中。离子密度基本上沿着占支配地位的圆形轨迹下降到例如最大离子密度ρmax的75%和50%等。云的边界或界限被认为是在50%ρmax位置处。
图4示出了得到的定性的离子密度-ρ(y)-分布。
在图5中纯定性地示出了类似于图3的云CL的离子密度分布,其在被认为穿过云的截面平面中的一个方向-x-上是线性地伸长的。在图6中,在z/y平面中的密度分布被示出。根据x/z平面的中心平面是最大离子密度ρmax区域的中心位置。
众所周知的,当离子以足够高的能量撞击在材料表面上时,由于碰撞,材料从该表面释放到周边的真空环境/气氛中,具有依照于所谓“余弦定理”的空间概率分布。正如图7中所示意性地示出的,释放进入周边真空气氛中的材料的概率取决于根据分布W的空间方向θ。因此,仍着眼于图7,如果材料是从工件的表面1上被离子刻蚀的,并且存在如在图7中示意性地示出的表面3,则刻蚀自表面1的一定数量的材料将再沉积在表面3上。如果表面3是一个也要被刻蚀的表面,或者更一般的,是一个在其上面没有刻蚀材料将要被沉积的表面的话,则这是尤其不利的。如果表面3是一个也要被刻蚀的表面,那么由于即刻地从一个表面区域被刻蚀掉的一部分材料被再沉积在已经刻蚀过的、或将要被刻蚀的另一个表面区域上的事实,总刻蚀效率显著降低。
发明内容
本发明专注于通常关于将要被溅射-刻蚀的批量工件的这个问题。如果刻蚀自一个工件的材料被再沉积在该批的另一个工件上,则在这种情况下,总刻蚀效率显著降低。
有一种用于制造工件的建议方法,被刻蚀的上述工件的表面的至少一部分被刻蚀,包括:由离子碰撞进行的刻蚀。圆盘传送带基座能够围绕圆盘传送带轴线以传送的方式转动。沿着上述圆盘传送带基座的边缘和在上述圆盘传送带基座处而设置至少两个行星齿轮架(planetary carrier),每一个行星齿轮架能够围绕一种平行于圆盘传送带轴线的行星轴线而以传动的方式转动。产生了一种包括离子的云,其已被认为处于与圆盘传送带和行星轴线相垂直的截面平面中,该云具有一种在最大离子密度的中心区域里的中心轴线。
该中心轴线被定向以致于与圆盘传送带轴线相交,仍然被认为是处于与圆盘传送带和行星轴线相垂直的截面平面中。将至少一个待刻蚀的工件施用在每个行星齿轮架上,由此,每个行星齿轮架由围绕其行星轴线的转动来定义了一个相对于该行星轴线的直径,其仍然被认为在上述截面平面内。进而,包括离子的云具有的离子密度在距离中心轴线一定距离处下降到束的最大离子密度的50%,该距离在行星轴线的移动路径的轨迹上至多是所述直径的一半。圆盘传送带以及行星齿轮架围绕各自的轴线被以传送的方式加以转动,并且各自相应的工件在移动进入和穿过所述的云时被刻蚀。
提供的批量工件作为例如切割工具或/和特别是用于汽车工业的工件,如梃杆、喷嘴针、控制活塞、肘节销、指轮随动器、柱塞、滚筒以及轮胎闸瓦(shoes)等,支撑在圆盘传送带/行星齿轮架装置上用于真空处理是众所周知的。
通过上述方法几乎阻止了即刻地从一个行星齿轮架上的工件刻蚀下的材料被再次沉积在另一个行星齿轮架上的工件上。另外对复杂成形的工件表面例如凹陷表面进行的刻蚀得以被显著改进。
在上述方法的一个实施例中,在其中行星齿轮架在它们的轴线方向上延伸,生成了云,该云基本上线性地在平行于行星轴线的方向上延伸。继而产生了一种片形云,该片状云定义用于一种包括圆盘传送带轴线的中心平面。
在另外的实施例中,工件相对于各自的行星轴线被偏心地施用、并且优选地各自围绕一种工件轴线而转动。如果待刻蚀的工件表面在工件的周围延伸,则执行后一情况。
在另外的实施例中,通过相互屏蔽所述工件,额外地阻止了即刻地从工件刻蚀下的材料再沉积到其他工件上。
在另外的实施例中,与那些没有被即刻地刻蚀的工件相比,通过选择性地将一种较高的负偏置电压施加到那些被即刻地刻蚀的工件上,则会进一步增加工件上的上述刻蚀的聚焦或集中。
在另外的实施例中,产生的云包括由隔板定形的云。这是以下面方式之一完成的,也就是经由电浮动金属隔板、或经由介电隔板、或经由用作阳极这样的隔板。
如果金属隔板是在浮动电势上被操作,这是相对于云的电势。如果云是等离子体,由此,要么等离子体电势被限制在一种参考电势,如通过将用于产生等离子体的阳极或阴极的电势选择为一种参考电势(例如接地电势)、且隔板的电势是浮动的而实现;或者隔板运作在参考电势、且等离子体电势是浮动的,通过既不操作阳极也不操作阴极用于在参考电势上产生等离子体而实现。
作为阳极操作并且进而处于正电势的隔板就其(正电性的)离子而言当云的聚焦元件。
在另外的实施例中,产生云包括沿着云施加磁场。
在一个实施例中,云作为等离子体而产生,因而包括上述刻蚀离子以及电子。将负偏置电压施加到被刻蚀的工件上,尤其在这种情况下具有显著的优点,因为通过这样做的话,正刻蚀离子被吸引在一边并且电子被排斥,因此避免由于电子流动而对工件升温/加热。
另外的,在一个实施例中,云的离子密度甚至进一步被约束到一种特定的小区域,这通过将在离子密度下降到50%ρmax处的上述距离选择为至多是上述直径的四分之一处而实现。
另外的提议是,离子云刻蚀设备包括一种圆盘传送带基座,其能够围绕圆盘传送带轴线以传动的方式转动。该设备进一步包括至少两个行星齿轮架,其被以传动的方式安装成邻近于圆盘传送带的边缘处以及在圆盘传送带上,并且其能够围绕平行于圆盘传送带轴线的各自的行星轴线以传动的方式转动。
每个行星齿轮架定义了一种关于其行星轴线的直径。
另外设置一种产生出包括离子的云的源,其被认为处于与圆盘传送带和行星轴线相垂直的截面平面中,具有仍然在上述平面中与圆盘传送带轴线交叉的中心轴线。该云轴线被定义在被认为处于上述平面中的最大离子密度区域的中心。
至少两个行星齿轮架中的每一个包括至少一个用于工件的工件支撑。包括离子的云在距离束轴线一定距离处具有下降到云的最大离子密度的50%的离子密度,该距离是在行星齿轮架的至多50%的直径处,被认为是在上述截面平面内、以及行星轴线的围绕圆盘传送带轴线的移动路径的轨迹上。
在上述设备的一个实施例中,云包括在平行于行星轴线的方向上基本上线性延伸的离子。
在该设备的另外的实施例中,每个行星齿轮架包括邻近于其边缘的工件支撑,该支撑优选地能够围绕各自的支撑轴线以传动的方式转动。
仍然在根据发明的另外的实施例中,该设备包括一种介于邻近的行星齿轮架之间的屏蔽,其关于圆盘式传送带基座是固定的,并且其关于圆盘式传送带轴线放射状地延伸。经由这样一种屏蔽,即刻地从行星齿轮架之一上的工件刻蚀的材料在另外的、特别是邻近的行星齿轮架上的工件上的再沉积被额外地降低。
仍然在另外的实施例中,并且行星齿轮架随时包括邻近它们边缘的工件支撑,其优选地是能够自转的,在邻近的上述工件支撑之间设置一种屏蔽,其被安装在行星齿轮架中的相应一个行星齿轮架上,并且关于行星轴线中的相应一个行星轴线而放射状地延伸。通过这个屏蔽,即刻地从工件刻蚀的材料的再沉积被阻止再沉积到支撑于同一个行星齿轮架上的工件上。
介于邻近的行星齿轮架和/或介于在行星齿轮架上的工件支撑之间的上述屏蔽在一实施例中是由金属制造的并以电性浮动方式操作或由介电材料制造。
然而到现在为止被关注的上述屏蔽,较多地设置为在阻止刻蚀掉的材料从一个工件过渡到另一个工件的层面下,在另外的实施例中,一种方法被关注,据此工件被保护使之免受被来自其他工件的刻蚀掉的材料的污染。这是通过围绕每个行星齿轮架提供屏蔽部件而完成的,其安装在圆盘传送带基座上并具有相对于圆盘传送带轴线向外辐射状指向的开口。
如果在行星齿轮架处设置如上文所述的工件支撑,则在另外的实施例中,屏蔽部件设置成围绕每个工件支撑,每个所述屏蔽部件具有相对于相应圆盘传送带轴线向外辐射状指向的开口。
此外,围绕行星齿轮架和/或工件支撑的上述屏蔽部件在一个具体例中要么是由金属制造并以电性浮动方式操作的、要么是由介电材料制造的。
在另外的实施例中设置了电源,用于对工件支撑施加偏压从而吸引所述束中的离子。
在另外的实施例中设置了偏压控制单元,其控制着当工件支撑中的相应一个工件支撑被浸入在云中时的上述偏压高于当没有被浸入在云中时的这样的支撑的偏压。
仍然在另外的实施例中设置了沿着云的隔板,其是电性浮动金属隔板或介电材料隔板或者其被作为阳极工作。关于在浮动电势上操作这样的隔板,我们涉及如上文给出的对于这些主题的解释。
仍然在另外的实施例中设置了线圈装置,其产生了沿着云的聚焦磁场。
仍然在另外的实施例中,产生出包括离子的云的源是一种等离子体源,并且该云是一种等离子体。
归因于本发明,只要是批量工件(例如上文所述的类型)被刻蚀在圆盘传送带/行星齿轮架装置上,则再沉积得以被避免、或至少被充分地降低。
附图说明
现在本发明将借助于附图而进一步被举例说明。
图1纯粹示意性地和简化地示出,用于产生包括离子的云的源,该源实质上由如一种类型的上述云的离子组成;
图2类似于图1的表述,示出一种源用来产生出等离子束,作为包括离子的另一种类型的云;
图3示意性地和定性地示出在中心对称的包括离子的云中的离子密度分布;
图4在沿着截面方向穿过云的图示中的上述离子密度分布;
图5类似于图3中的表述,在线性延伸的云中的离子密度分布,以及
图6类似于图4的表述,根据图5的在云中的离子密度分布;
图7示意性的表述,余弦定律溅射的效应示出了导致的再沉积问题;
图8简化地和示意性的表述了,根据本发明的第一实施例;
图9仍然示意性地和简化地说明根据图8的实施例的侧视图;
图10根据图8的内容的表述中,用于使得在如图8中的圆盘传送带/行星式装置的邻近的行星齿轮架上的刻蚀再沉积最小化的额外措施;
图11脱离如在图8中示出的实施例,其还可以与图10的实施例相结合,具有通过受控工件偏压用于进一步阻止再沉积的附加措施的另一个具体例;
图12仍然脱离根据图8的实施例,并且可能结合图10和/或图11的实施例,通过保护性屏蔽来防止再沉积的进一步的措施;
图13类似于图8的表述,示出一种装置,其中,能够以传动方式转动的工件支撑设置在各自行星齿轮架处,并且具有可被单独或组合施加的措施来用于降低再沉积;
图14纯示意性地,示出现今施用的用于实践本发明的等离子源并且基于如在PCT/EP2006/067869中揭露的等离子源,并且由此生成的等离子体是另一种类型的包括离子的云,并且
图15示意性地,示出根据图14的用于刻蚀具有复杂表面的工件的装置。
具体实施方式
在图8中示意性地示出了一种根据本发明的用于批处理刻蚀工件的设备的第一实施例。在真空室(未示出)中设置有一种圆盘传送带19,其具有圆盘传送带基座20。后者能够围绕圆盘传送带轴线A20以传动的方式转动。邻近于圆盘传送带基座20的边缘设置有圆盘式传送带19的至少两个(根据图8例如八个)行星齿轮架22,每个行星齿轮架能够围绕行星轴线A22被以传动的方式转动,其被安装在圆盘式传送带基座20上。在圆盘传送带19的外侧设置有一种用于产生包括离子的云CL的源24。考虑到我们理解的“包括离子的云”和如在图1和2和14的上下文中被定义的,用于上述云的任何源可被用作源24,所以例如空心阴极源、热发射离子源、电弧蒸发源或像例如市场上购自Fa.Veeco.的离子源。
现今施加一种用来实现本发明的源24,其稍后将被更详细地在图14的上下文中描述。
源24产生云CL,该云CL,据认为在根据图8的图象中的截面平面中、并且因而在既垂直于圆盘传送带轴线A20也垂直于行星轴线A22的平面内,具有一种中心轴线ACL,中心轴线ACL与行星轴线A20交叉,并且进而仍被认为在上述平面内,该中心轴线ACL放射状地对准于上述轴线。
每个行星齿轮架22由相对于其行星轴线A22的旋转来定义了直径Φ。由源24产生的云CL在行星轴线A22的移动路径T的轨迹上具有离子密度曲线,在距中心轴线ACL的距离是至多Φ/2和甚至优选Φ/4处,其下降到最大离子密度ρmax的50%。进而,只要行星齿轮架22之一变得与据认为在上述截面平面内的云CL的中心轴线ACL对准,则它的相对于轴线A22和垂直于中心轴线ACL的最外面的区域被暴露给云CL的最大离子密度ρmax的50%的离子密度。由此,通过云CL的离子击打在与中心轴线ACL垂直的行星齿轮架的表面处,来执行主要的刻蚀。被刻蚀离开那些区域的材料没有被再沉积在邻近的行星齿轮架上,但是相反地喷向真空室(未示出)的壁。在云外的离子一方面打击着与中心轴线ACL横向地间隔开的行星齿轮架22,离子具有较低的刻蚀效率和降低的密度ρ,从而,另外考虑图7的余弦分布W,仅少量的被刻蚀掉的材料将会再沉积在邻近的行星齿轮架22上。
在图9中示意性地示出了图8中的装置的侧视图。如果在行星齿轮架22上设置一种如图9中24示意性地示出的基本上圆柱形的工件,或设置大量的工件成组地在行星齿轮架22上沿着一种圆柱形表面、并且它们将要仅仅在相对于轴线A22放射性地指向外面的表面区域处上受刻蚀,则正如到目前为止已经讨论的关于刻蚀和再沉积的关注是特别有效的。
另一个关于防止刻蚀掉的材料再沉积在批量的工件上的改进是由根据图10的实施例实现的。通过图8,很明显地,与沿着圆盘传送带基座20的边缘相互地排列的行星齿轮架22相比,剩余的再沉积将变得越靠近越加剧。因此,在图8的实施例中的邻近的行星齿轮架22之间应当保持一种间隔,其至少给出了如图8中示意性地示出的直径Φ。为了在不增加再沉积的情况下允许降低上述的间隔,根据图10在一个实施例中,邻近的行星齿轮架被互相屏蔽。上述的屏蔽通过屏蔽板26来执行,屏蔽板26关于圆盘式传送带轴线A20被放射性地安装在圆盘传送带基座20上。这些屏蔽部件26-也在图9中以虚线示出-可被可替换地固定在圆盘传送带基座20上以致于当预定量的安装材料已被再沉积于其上时这些屏蔽部件将被容易地更换。
正如我们已说明的,可能由等离子体实现实现一种包括离子的云,由此刻蚀离子由于对工件施加负偏置电压而被吸引到待刻蚀的表面上。尽管工件的负偏置电压一般可对束的离子增加能量,但是特别地当使用等离子体时,上述的偏压得以被执行。例如,图8上可观察到,被集束或聚焦为冲击在行星齿轮架22上的云CL越多,则将被再沉积在承载于邻近的行星齿轮架22上的工件上的刻蚀掉的材料越少。进一步地,正如曾关注的图8上的观点,没有附加的措施,介于邻近的行星齿轮架22之间的相互方位(azimutal)距离不应小于根据行星式驱动件的直径Φ的距离。这避免了,只要在云CL随时过渡于两个邻近的行星齿轮架之间时,支撑于其上的工件同时地发生充分的刻蚀,导致所刻蚀的材料被交叉地再沉积现象。因而,在另外的实施例中、并且尤其当将云实现为等离子体时,在行星齿轮架上的工件仅被偏置在一种负电势上,从而使得当行星齿轮架正好被放置在等离子体的正前面时吸引刻蚀离子。因而设置一种用于工件的受控偏置电源,通过其,仅浸入云CL的工件被供以一种偏压。上述的实施例在图11中被示意性的和简化的表述所示出。偏置电源30具有固定在面向源24的位置处的接触部32。每个行星齿轮架22具有一种关于圆盘传送带基座20固定的行星式接触部34。从行星式接触34部,建立了一种电连接(未示出)例如经由行星轴线A22连接到设置在行星齿轮架22上的工件支撑。行星式接触34仅在各自的行星齿轮架22与等离子体PL排列对齐时电接触着固定的偏压源接触部32。因此和如在图11中以虚线所示的32’,通过对接触部34和32中的任一个或两个的方位范围进行适当的确定尺度,则在此期间可以控制将被施加到该工件的行星齿轮架22的偏压的移动角度。在图11中,偏压源30的偏压被供应到各自的行星齿轮架22上期间,圆盘式传送带基座20的转动角度被表述为α。
因而,如图11一方面由接触部32并且另一方面由接触部34建立的开关建立起了一种用于承载在行星齿轮架22上的工件的受控偏置电源。
回到已借助于图10、12举例说明的屏蔽技术,示出另一个实施例。然而如图10的屏蔽板26更合适设置成作为材料收集屏蔽,如在图12中举例说明的屏蔽可能更合适设想成工件或行星齿轮架保护屏蔽。在圆盘传送带基座20上,为每个行星齿轮架22安装一种保护屏蔽36,保护屏蔽36围绕着各自的行星齿轮架22,其具有相对于圆盘传送带轴线A20从圆盘传送带20放射性地指向外面的狭长开口38。从而行星齿轮架22可旋转地在周边的保护屏蔽36内、围绕它们轴线A22而被驱动。还可以使这些屏蔽能够容易地在圆盘式传送带基座20上交换以便充当更换部分。另外,关于包含云的离子(未示出在图12中),这些保护屏蔽36可以通过它们的开口38充当隔膜,将云与工件的离子交互作用集中在行星齿轮架22上、在预定的表面区域上。
屏蔽36由金属制成并以浮动方式电操作或由介电材料制成。另外地且考虑到它们的隔膜形成开口38,也有可能的是:特别是当使用一种等离子体作为含离子的云来在正电势下操作上述保护屏蔽36,即作为阳极从而使得改善穿过开口38的离子聚焦。由此和如在图12中的40示出的,上述开口38的边界区域可被定制为一种额外地增加其聚焦效果的形状。通过偏置源42偏置上述保护屏蔽36被示意性地示出在图12中。
与被表述在图10中的屏蔽技术的上下文中的类似,设置保护屏蔽36会允许降低邻近的行星齿轮架22的间隔到远低于在图8中的实施例的上下文中被表述的距离Φ。
到目前为止,当随时在各自的行星齿轮架22上设置一种基本圆柱形的且同轴于各自的行星轴线A22而支撑的一种单独工件、或相对于行星轴线A22设置许多个沿着圆柱形表面排布的工件的情况下,我们讨论了本发明,然而仅关于各自的行星轴线A22放射性指向外面的表面将要被刻蚀。
经常地,工件必须被周围全面地刻蚀并且因此如熟练技术人员所公知地可自转地悬浮在各自的行星齿轮架上。
用于这个目的的行星齿轮架22a示意性地示出在图13中。由此,行星齿轮架22a能够围绕它们的行星轴线A22a以传动的方式转动,行星齿轮架22a设置有成组的邻近于和沿着行星齿轮架22a边缘的工件支撑44。被设置来承载例如切割工具这样的一种工件的工件支撑44中的每一个能够围绕工件支撑轴线A44以传动的方式转动。
为了防止由包含离子的云CL在被支撑在邻近的行星齿轮架(在图13中未示出)上的工件上刻蚀的材料的再沉积,到目前为止已在图8至12的上下文中讨论过的全部措施还可被运用于该实施例。额外地和为了阻止从工件支撑44上的一个工件刻蚀的材料再沉积在一个或相同行星齿轮架22a处的邻近支撑44上的工件上,在距离小至如根据工件支撑44的、或分别在其上支撑的工件的直径Φ44处,云CL的离子密度分布可进一步被限制到如在图3至6以及如图8的上下文中举例说明的50%密度限制。进一步地,到目前为止曾讨论的屏蔽和偏置控制措施可被应用在行星齿轮架22a上,更确切地说除此之外,还有在图8至12的上下文中曾讨论的这些措施应用到圆盘式传送带基座20。因而,在图13中示出了应用收集屏蔽板46,其类似于图10中的屏蔽板26、和/或类似于与曾借助图11而举例说明的受控偏压相似的一种受控偏压50的屏蔽板、和/或类似于与曾借助图12而举例说明的那些屏蔽36相似的保护屏蔽56的屏蔽板。
如在图8中进一步示出的另一个实施例,其可与目前为止举例说明的任何其他实施例相结合,沿着中心轴线ACL设置一种线圈装置58,其产生沿着包含离子的云CL的聚焦磁场H。
在2006年10月27日提交的、相同申请人的PCT申请PCT/EP2006/067869中,详细披露了一种离子云源,现今使用的用于执行本发明的源基于该离子云源;并且该PCT申请在本申请首次提交时其没有被公布,符合2007年10月10日提交的US申请Ser.Nr.11/870119并且它们以援引的方式被本说明书合并。上述云源是如何构思的摘要现在将借助图14给出。
由此,必需声明的是,根据PCT/US申请的源与被应用来实践本发明的离子云源的本质区别是:用于实践本发明、并且与如上述PCT/US申请中披露的限制相反的限制,具有对所产生的等离子体起约束作用的隔膜或孔板。
根据图14,在由泵装置63抽空的真空室60中设置一种电子源阴极65和阳极装置67。阳极装置67包括阳极电极69和密封71。用于操作本发明,该密封具有孔板或隔板72,指向在真空室60中的反应空间R。密封71定义了内部空间。被设置在具有隔膜72的密封71的内部空间中的阳极69被与密封71电性隔离开。密封71由金属和/或介电材料制成,由此在一实施例中至少密封71的内部表面由金属制成。如上所述,密封71在相对于等离子体PL的等离子电势的一种浮动电势上运行。为了某些额外的可控性,密封71可运行在如相对于真空室1的壁的一种预定的或可调节的电势上。如在图14中示出的,电子源阴极65和阳极电极69由供给电源79提供电力,供给电源79产生出一种包括DC分量、或由具有极性的DC成分组成的信号。由电子源阴极65产生的电子被从电子源阴极65的发射表面朝向阳极电极69的电场推进。由于密封71被操作在一种在任何情况下均与阳极电极69的电势不同的电势上,这导致在密封71内的和邻近于其隔板72的电子密度的增加。一种工作气体,例如氩、氪或氙或它们的混合气体,被放入真空室60并且通过电子碰撞而被电离/离子化。由于在密封71中和邻近于其隔膜72的增加的电子密度,导致在上述的区域中,工作气体的电离速率增加,并且如果供应的话,反应气体的活化增加。
支撑在圆盘传送带基座20上的行星齿轮架22或22a上的工件经过邻近的隔板72并被刻蚀地暴露于高密度等离子体PL,其被聚集在如曾借助于隔板72至今被讨论的受限制的区域。到目前为止曾讨论的全部措施可单独地或组合地被运用到图14中的装置,图14将仅仅披露现今被用于实践本发明的等离子体源。由此,电子源阴极65可以是例如一种热电子发射阴极或一种电弧放电阴极。
图15示意性地示出了根据本发明的装置,其利用如借助于图14而举例说明的一种云源,用于刻蚀复杂的特别是工件23的凹入表面,例如所谓的轮胎/闸瓦的凹入表面。
通过本发明,通过离子碰撞于其表面上,刻蚀自工件表面的材料再沉积在表面上,这样的再沉积是不希望的,特别是在应当被保持清洁或也将被刻蚀的表面上是不希望的,材料的再沉积通过各自地限制包含刻蚀离子的云,施用屏蔽部件和/或选择地对工件施加偏压而被阻止。由此,净刻蚀效率被显著增加。
Claims (24)
1.一种用于制造工件的方法,对所述工件的表面的至少一部分进行刻蚀,该方法包括:
设置一种圆盘传送带基座,其能够绕圆盘传送带轴线以传动的方式而转动;
沿着所述的圆盘传送带基座的边缘并且在其上面设置至少两个行星齿轮架,每个能够围绕与所述圆盘传送带轴线相平行的行星轴线以传动的方式转动;
产生一种包括离子的云、并且其具有,在与所述圆盘传送带和所述行星轴线相垂直的截面平面内,位于最大离子密度的区域的中心处的中心轴线;
引导所述的中心轴线以便于与所述的圆盘传送带轴线在所述的截面平面内相交叉;
在每个所述的行星齿轮架上施用至少一个待刻蚀的工件,每个所述的行星齿轮架通过围绕其行星轴线旋转而定义了一种相对于该行星轴线的直径;
在所述的截面平面内,并且在所述行星轴线的移动路径的轨迹上,所述包括离子的云在距离所述的中心轴线至多等于所述直径的50%处具有下降到所述云的最大离子密度的50%的离子密度;
围绕所述的各自的轴线转动所述圆盘式传送带基座和所述行星齿轮架;
当移入和穿过所述云时刻蚀该工件。
2.如权利要求1的方法,其中所述云产生,在平行于行星轴线的方向上线性地延伸。
3.如权利要求1或2的方法,包括:相对于各自的行星轴线偏心地施用所述工件。
4.如权利要求1至2之一的方法,进一步包括:通过相互的屏蔽来额外地阻止即刻地从所述工件刻蚀的材料再沉积到其他的所述工件。
5.如权利要求1至2之一的方法,进一步包括:通过相对于没有经即刻地刻蚀的工件选择性地对一个或多于一个经即刻地刻蚀的工件施加更高的负偏置电压,来进一步聚焦所述刻蚀。
6.如权利要求1至2之一的方法,所述产生包括由以下方式之一的隔板来定形所述云,也就是经由一种电浮动金属隔板、或经由一种介电隔板、或经由一种阳极隔板。
7.如权利要求1至2之一的方法,所述产生包括沿着所述云施加一种磁场。
8.如权利要求1至2之一的方法,由此产生所述云作为一种等离子体。
9.如权利要求1至2之一的方法,所述距离至多等于所述直径的四分之一。
10.如权利要求1的方法,所述刻蚀包含由离子碰撞进行的刻蚀。
11.一种离子刻蚀设备包括:
一种能够在真空室内围绕圆盘传送带轴线以传动的方式转动的圆盘传送带基座;
至少两个行星齿轮架,其以传动的方式安装在所述圆盘传送带基座上以及邻近于其边缘,并且能够围绕与所述圆盘传送带轴线平行的各自的行星轴线而以传动的方式转动;
每个所述行星齿轮架定义一种相对于各自的行星轴线的直径;
一种源,产生包括离子的云,并且具有在与所述圆盘传送带和所述行星轴线相垂直的截面平面内的中心轴线,所述中心轴线与所述圆盘式传送带轴线相交;
在每个所述的至少两个行星齿轮架上用于工件的至少一个工件支撑,
在所述的截面平面内,并且在所述行星轴线的移动路径的轨迹上,所述包括离子的云在距离中心轴线至多等于所述直径的50%处具有下降到其最大离子密度的50%的离子密度。
12.如权利要求11的刻蚀设备,其中所述包括离子的云线性地延伸在平行于所述行星轴线的方向上。
13.如权利要求11或12的设备,其中每个所述的行星齿轮架包括邻近所述行星齿轮架的各自边缘的工件支撑。
14.如权利要求11至12之一的设备,进一步包括一种介于邻近的行星齿轮架之间的屏蔽,所述屏蔽相对于所述圆盘传送带基座是固定的、并且相对于所述圆盘传送带轴线放射性地延伸。
15.如权利要求13的设备,进一步包括一种屏蔽,其介于安装在所述行星齿轮架中的相应一个行星齿轮架上的邻近的所述工件支撑之间,并且相对于各自的所述行星轴线放射性地延伸。
16.如权利要求14的设备,其中所述屏蔽由金属制成并被电浮动地操作或由介电材料制成。
17.如权利要求11至12之一的设备,进一步包括一种在每个所述行星齿轮架周围的屏蔽部件,其安装在所述的圆盘传送带基座上、并且具有一种放射性地相对于所述圆盘传送带轴线向外引导的开口。
18.如权利要求13的设备,进一步包括一种在所述工件支撑的周围安装在所述行星齿轮架上的屏蔽部件,所述行星齿轮架各自具有一种放射性地相对于各自的行星轴线向外引导的开口。
19.如权利要求17的设备,其中所述屏蔽部件由金属制成并且电浮动地操作或由介电材料制成。
20.如权利要求11至12之一的设备,进一步包括一种电源供应,用于偏置所述工件支撑以便于吸引所述云的离子。
21.如权利要求20的设备,进一步包括一种偏压控制单元,其控制着当各自的所述支撑中的相应一个支撑随时浸入在所述云中时的所述偏压高于在所述工件没有被浸入所述云中时的偏压。
22.如权利要求11至12之一的设备,包括一种沿着电浮动的所述云的隔板、金属的隔板或介电隔板或作为阳极。
23.如权利要求11至12之一的设备,进一步包括一种沿着所述云产生聚焦磁场的线圈装置。
24.如权利要求11至12之一的设备,其中所述源是一种等离子体源,并且所述云是一种等离子体。
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