CN102460634B - 用于产生等离子体射束的方法以及等离子体源 - Google Patents

Abstract

在用于产生等离子体射束的方法中，该等离子体射束被这样从一个由电场和磁场产生的等离子体中这样引出，使得一个高频电压被施加到一个引出电极和一个具有激励面的激励电极的高频电极装置上并且该等离子体相对引出电极在时间平均中位于一个较高的、使等离子体正离子加速的电位上并且该等离子体和引出的等离子体射束受一个磁场地影响，规定了，为了产生磁场使用一个平面的磁子，该磁子被设置在激励电极后面的背离该等离子体的一侧上并且其磁性北极和磁性南极指向等离子体腔室内部中，使得构成一个弯曲的、伸入到等离子体腔室内部的磁场。在用于实施所述方法的等离子体源中，具有一个带有引出电极和具有激励面的激励电极的高频电极装置的等离子体容器，该激励面通过一个适配网络可与一个高频振荡器连接或被与一个高频振荡器连接，其中，一个等离子体腔室位于该激励面与引出电极之间，在该等离子体腔室中可激励一个等离子体及其中，引出电极与激励面的面积大小被这样选择，使得几乎在引出电极上下降了全部高频电压；具有一个用于产生磁场的磁装置，规定了，该磁装置具有至少一个磁性北极和一个磁性南极，它们分别被设置在激励电极后面的背离等离子体腔室的一侧上并且指向该等离子体腔室的内部，使得可形成一个弯曲的、伸入到等离子体腔室内部中的磁场，其中，北极或南极中至少一个被长形地构造，使得可形成一个隧道状的区域，加载的粒子可被保持在该区域中并且它们可沿着该区域扩散。

Description

用于产生等离子体射束的方法以及等离子体源

技术领域

本发明涉及用于产生等离子体射束的方法以及用于实施该方法的等离子体源。

背景技术

以1MHz与20MHz之间的频率范围中的高频(HF)激励的等离子体源和由栅格闭合的从中引出等离子体束的等离子腔室是已知的，其中，在通常由磁场施加的等离子体的感性与容性激励之间相区别。在这类感性及感性/容性混合的被激励的高频等离子体源中使用改造的亥姆霍兹线圈，所述线圈产生垂直于感应高频耦合线圈或线匝的基本上均匀的场并且导致等离子体浓度的增加。

由DE694 210 33T2例如公开了一种在射频范围(RF)中运行的感性等离子体源，其中在减小系统组件的数目时，等离子体浓度通过安置在真空室以外的永久磁铁来提高。

由DE100 084 82A1公开了一种高频等离子体源，具有磁场线圈装置和用于引出等离子体射束的单元，其中，一个横向磁场覆盖一个激励电极，并且为了产生一个横向磁场，磁场线圈被设置围绕一个等离子体容积。由此，可在容性与感性的等离子体激励之间选择，其中离子能量可在10eV至约1000eV的范围中调节。

一个容性耦合的等离子体源由EP0349556B1公开，由此一个等离子体射束可被引出例如用于固体表面的整平和结构化，用于通过粒子轰击制造表面掺杂或者用于形成表面涂层。该公知的等离子体源包括一个围绕一个等离子体腔室的等离子体容器，以及两个通过匹配网络与高频振荡器连接的大面积电极。电极的面积被这样选择，使得几乎所有高频电压在引出电极处下降。在用作耦合电极的另外的电极上施加一个高频电压，其中，该引出电极位于接地电位上。在等离子体腔室中，在将高频电压施加到激励电极上时以及将工艺气体输入到等离子体腔室中时点燃一个等离子体。该等离子体相对引出电极本身位于一个较高的正电位上，其中该等离子体的离子朝着与该等离子体形成接触的引出电极加速并且穿过该引出电极。由引出电极引出的离子流被一个相同大小的、以高频时钟信号流动的电极电流叠加，使得在时间平均中由该等离子体源引出一个电中性等离子体射束。这样的HF等离子体源通常被用于50eV与100eV之间的离子能量并且被用在10^-4mbar与10^-2mbar之间的工作压力范围中。为了改善等离子体源的特性，在所述文件中建议了，为等离子体容器叠加适当形成的轴向直流磁场，其方式是，该等离子体容器通过使用磁场线圈被从外部围绕，等离子体容器被在这些磁场线圈中同心地安置。在此，在磁力线平行于等离子体容器的壁延伸的区域中，等离子体粒子相对壁的扩散运动可被限制，由此可明显降低壁的损耗并且提高等离子体的浓度。这也可用于提高引出的等离子体射束中的离子-及电子流浓度。通常，两个螺线管线圈围绕该等离子体容器，其中，在等离子体容器中产生反向流、也就是相斥磁场时，实现了特别有效的电子包封及由此实现了高的等离子体浓度。

由WO2005/008717公开一种容性激励的高频等离子体源，用于产生由磁场产生的等离子体射束，其中，通过均匀磁场能够提高等离子体浓度及由此能够实现该等离子体源在相对低的等离子体压力时的运行，其中，为了产生磁场设置了一个线圈组或永久磁铁。

公知的感性和/或容性激励高频等离子体源是一些成本高的技术方案，由于使用提及的磁场线圈而需要很多空间并且具有复杂的结构，使得用于大面积的衬底、例如矩形源的等离子体处理装置的大小尺度不太适合用在建筑玻璃涂层设备或滚筒设备(Trommelanlage)中。

为了涂层及蚀刻可移动到非常邻近等离子体腔室的表面，还公开了一个具有被磁场加载的等离子体的、无栅格的高频等离子体源。例如DE4109619C1公开了一个具有两个电极的高频等离子体源，其中，第一电极被作为空心电极及第二电极、即待支承衬底的电极被安置在第一电极的空腔之前。该空心电极被一个暗区屏蔽装置(Dunkelraum-Abschirmung)包围并且在指向第二电极的方向上具有边缘，在这些边缘之间设有凸起，这些凸起具有与第一电极相等的电位。在这些凸起之间设有永久磁铁，借助于该永久磁铁衬底偏压被可与放电几何结构、放电压力和高频功率无关地调节。

此外，由DE102 478 8A1公开了一个用于通过高频放电装置产生等离子体的装置，具有至少两个电极，在这些电极之间可安置一个等离子体放电装置，其中，一个电极被构造成空心电极，一个接地面构成一个对应电极及该空心电极的背离等离子体放电装置的侧面被一个屏蔽电极包围。在对应电极与空心电极之间设有一个待涂层的衬底，使得该衬底本身构成一个被以稠密的等离子体填充的室的终端，并且负责高效率处理等离子体。

在空心电极的外侧上，在该空心电极与屏蔽电极之间的中间空间中设有一些永久磁铁，这些永久磁铁提供一个磁场，该磁场在空心电极的内部导致等离子体浓度的升高。

在所提及的无栅格源中不利的是，待用等离子体加载的面必须极其接近等离子体腔室并且由此肯定会被用作等离子体容器的暂时的壁。

磁场也可在在磁控溅射(Magnetonsputter)时使用，用于提高等离子体浓度以及用于在相同工作压力时提高被靶扫过(溅射)的材料的溅射率。在DE24 318 32A公开了一个阴极-喷雾设备(磁子-溅射装置)，其中，重复出现的从阴极的一个有效表面出来及进入其的磁力线延伸在出射及再入射部位之间并且给出了一个隧道状区域，加载的粒子可被保持在该区域中及它们可在该区域中运动。阴极的面向等离子体的正面由此可以是平面的或者具有一个凹曲率或凸曲率。此外，该阴极可具有圆形或矩形的形状。此外，由DE24 172 88C2公开了一种阴极-喷雾装置，其中，一个磁装置被这样设置，使得由喷雾面开始的并且返回其的磁力线形成一个放电区域，该放电区域具有闭合回路的形式，其中，待喷雾的及面向待涂层的衬底的阴极表面是平面的，该衬底可在放电区域附近、平行于该平的喷雾面地在其上远离地运动并且产生磁场的磁装置被设置在该阴极的背离平的喷雾面的一侧上。

在这些公知的阴极喷雾装置中，阴极和一个面向该阴极的阳极被连接成使得阴极位于一个低于阳极电位的电位上。

发明内容

本发明要解决的问题在于，以简单及有效的方式产生等离子体射束。

该任务根据本发明借助独立权利要求的特征来解决。

在根据本发明的用于产生等离子体射束的方法中，等离子体射束从一个由电场和磁场产生的等离子体中这样引出，使得一个高频电压被施加到一个引出电极上和一个带有具有激励面的激励电极的高频电极装置上，其中，在引出电极与激励面之间设有一个等离子体腔室并且该等离子体相对该引出电极在时间平均中位于一个较高的、使等离子体正离子加速的电位上，及该等离子体和引出的等离子体射束可受到一个磁场的影响，还设置了，为了产生磁场采用至少一个磁性北极和一个磁性南极，它们分别被在激励电极后面设置在背离等离子体的一侧上并且指向该等离子体腔室的内部，使得形成一个弯曲地伸入等离子体腔室内部的磁场及其中所述北极或南极中的至少一个被长形地构造，使得在等离子体中形成一个隧道状区域，加载的粒子可被保持在该区域中并且它们可沿着该区域扩散。

为了产生等离子体，在等离子体腔室中导入一种工艺气体和/或反应气体，优选为氩气和/或氧气及必要时在压力冲击的辅助措施下被点燃。

在产生的等离子体与引出电极之间构成肖特基-朗缪尔-空间电荷层(Schottky Langmuirsche Raumladungsschicht)，该空间电荷层的厚度d取决于电流密度j和在等离子体边缘与引出电极之间的电压降U：

$d=\sqrt{\frac{{4\mathrm{\ϵ}}_0}{9\·j}}\·4\sqrt{\frac{2\·e}{m_{\mathrm{ion}}}}\·U^{\frac{3}{4}}$

其中ε0：真空介电常数

e：单位电荷

m_ion：参与离子的质量

在根据本发明的方法中，等离子体正离子和电子被加速，通过引出栅格穿过等离子体腔室并且作为引出的、在时间平均上中性的等离子体射束出现在真空腔的内部，以便撞击到一个衬底上，其中，等离子体和引出的等离子体射束受到磁场的影响。优选地设置为引出电极位于接地电位上。如在EP0349556B1(其全部公开内容被援引加入到本申请的公开内容中)中所述的，在此情况下等离子体相对引出电极本身位于较高的、使等离子体正离子加速的电位上，因为当被引出电极遮盖的面积大小相对激励面的大小的比足够小时，形成一个比较大的直流自偏压。该由同样磁场影响的直流自偏压反映了在相应电极前的等离子体边缘层上下降的平均电压的相对比例。

在本发明的一个进一步的实施形式中，引出电极可与一个外部电压源连接并且以此方式施加一个与接地电位不同的电位，其中，通常不产生中性的等离子体射束，而是产生离子射束。借助本身已公知的手段在必要时可阻止用离子射束加载衬底。

为了产生磁场而根据本发明使用磁性北极和磁性南极时，它们分别被设置在激励电极后面的背离该等离子体的一侧上并且指向等离子体腔室的内部，使得形成一个弯曲地伸入到等离子体腔室内部中的磁场，形成等离子体中的隧道状区域，被加载的粒子可被保持在该区域中并且可沿着该区域扩散，其中南极或北极中的至少一个被长形地构造。一个这样产生的磁场根据磁场强度即使在直到低于5至8×10^-4mbar的小的工作压力时也有利地导致等离子体中的电子的小的自由位移长度，并且本身已经被在磁控溅射的背景中公开，但是并没有用于这种类型的高频等离子体源。优选地，在激励面的表面上的磁场具有10mT与1500mT之间的值，尽管如此也可考虑更高的场强。

不同于这类磁场在已知的磁控溅射中的应用情况，激励电极在根据本发明的方法中不被溅射或仅仅很少地溅射，因为等离子体正离子被电场在朝着引出电极及并不朝着激励电极或其表面的方向上加速。

根据本发明的用于实施根据本发明方法的等离子体源具有一个带有引出电极和带有具有激励面的激励电极的高频电极装置的等离子体容器，该激励面通过一个适配网络与一个高频振荡器可连接或与其连通，其中，在激励面与引出电极之间存在一个等离子体腔室，在该腔室中可激发一个等离子体及其中引出电极和激励面的面积大小被这样地选择，使得几乎全部高频电压在引出电极处下降，并且具有一个用于产生磁场的磁装置，特别之处在于，该磁装置具有至少一个磁性北极和一个磁性南极，它们分别被设置在激励电极后面的背离等离子体腔室的一侧上并且指向等离子体腔室内部，使得可构成一个弯曲地伸入等离子体腔室内部中的磁场，其中，北极或南极中的至少一个被长形地构造，使得可形成一个隧道状区域，加载的粒子可被保持在该区域中并且它们可沿着该区域扩散。

根据本发明类型的等离子体源已经由EP0349556B1公开，已经对其进行了说明。与该公知的等离子体源不同的是，根据本发明规定了，该磁装置具有至少一个磁性北极和一个磁性南极，它们分别被设置在激励电极后面的背离等离子体的侧上并且指向该等离子体腔室内部，使得可构成一个弯曲地伸入等离子体腔室内部的磁场，其中，北极或南极中的至少一个被长形地构造，使得可形成一个隧道状区域，加载的粒子可被保持在该区域中并且它们可沿着该区域扩散。

与本发明的方法类似地，在本发明的等离子体源中，通过这类型磁装置，实现了特别有效的电子包封及由此实现了具有很高等离子体流密度的高的等离子体浓度。

如果该隧道状区域本身是闭合的(加载粒子被保持在该区域中并且它们可沿着该区域扩散)，则进一步提高了电子包封和等离子体浓度。

高频电极装置优选包括一个电极载体，激励电极被固定在该电极载体上。该电极载体可具有一个带有正面和背面的板状元件，其中，激励电极被设置在该元件的正面上。在电极载体的元件的背面上可设置磁装置。

在本发明的一个实施形式中，激励面可至少在部分区域中被相对等离子体腔室凹形地构造。此外，激励面可至少在部分区域中被相对等离子体腔室凸形地构造。在这里使用的关于凸形/凹形的专业术语是：在一个点的周围中的一个面位于切面的与观测者相同的一侧上时，则该面相对观测者凹形地弯曲；在一个面位于切面的与观测者不同的一侧上时，则该面在那里凸形地弯曲。

在另一个特别简单的实施形式中，该激励面的至少一部分被平面地构造。此外，激励面可被隧道状或节圆柱状地以一个向着引出栅格张开的张角来构造，其中可以明白，磁装置及必要时的电极支架适配这样的几何结构。

当磁装置如同被构造在一个平面的磁子时是特别优选的，例如在DE2417288C2或在DE2431832B2中所说明的。尤其是该磁装置可构造为圆形或矩形的磁子。在磁装置被构造为矩形磁子时，特别的优点在于简单的尺寸的增加其中，待由等离子体射束加载的面可增大，例如用于连续运行的设备、如建筑玻璃涂层设备。

尤其是在磁装置如上述那样被构造成圆形-或矩形磁子时，可有利地将商用标准的高频电极或激励电极作为磁装置的组件安装在根据本发明的等离子体源中并且由此获得成本有利的技术方案。优选地，激励面通过这类磁控溅射靶构成或者也可由它们构成，其中可以明白，根据本发明等离子体源被这样运行，使得激励面的材料并不或仅仅很少地被溅射上。

等离子体容器优选地具有一个在装入状态中指向真空腔内部的正面和一个背面，等离子体腔室位于它们之间。背面优选地被设置在真空腔的外部区域中。

在一个优选实施形式中，等离子体容器被设置在一个真空腔壁的开口中，其中，引出栅格指向真空腔的内部。优选地，引出电极被构造为简单的栅格、孔板或筛。但是，可理解的是，本发明也包括多重栅格。引出电极可被构造为精细栅格或类似物，它的开口小于或大于引出电极与等离子体之间的空间电荷层的密度。如果所述开口大于引出电极与等离子体之间的空间电荷层的密度，如示出在EP1614138A2中那样，可产生一个发散的等离子体射束。EP1614138A2的公开内容以其全部内部被援引加入到本申请的公开内容。

等离子体容器也可套装到真空腔壁上，使得该等离子体容器的至少一部分伸到真空腔的外部区域中。

在一个进一步的实施形式中，为激励电极配置了一个由导电材料制成的、具有屏蔽面的暗区屏蔽装置，用于防止寄生等离子体在激励电极上形成。在此，一个中间空间位于屏蔽面与激励电极的表面之间，该中间空间被这样定尺寸，使得避免了在等离子体源运行时在激励电极与暗区屏蔽装置之间不希望的放电引起的点火。在暗区屏蔽装置的屏蔽面与激励电极的相应表面之间的间距小于暗区间距及在1mm与10mm之间的范围中、优选在1mm和5mm之间。暗区屏蔽装置优选地位于接地电位上。

等离子体容器的壁的一部分可被构造为暗区屏蔽装置。此外，该等离子体容器壁的部分可由激励电极壁的部分构造成。

此外，一个等离子体电极可设置成，该电极位于与引出电极相等的电位上并且具有一个等离子体电极表面，该表面在等离子体源运行时与等离子体形成接触。优选地，该等离子体电极与暗区屏蔽装置形成导电连接。

与该等离子体形成接触的等离子体电极表面的大小影响直流自偏压并且根据本发明与引出电极的面积大小一起被这样地相对激励电极的激励面的大小地选择，使得该等离子体相对引出电极和等离子体电极在时间平均上位于一个较高的、使等离子体正离子加速的电位上。

在本发明的另一个实施形式中，激励电极具有一个带有内侧面和外侧面的壁，其中，该激励面的部分区域被设置在壁的内侧面上或者构成内侧面及其中，外侧面的至少部分区域被暗区屏蔽装置的屏蔽面包围。

在本发明的另一个结构简单的实施形式中，激励电极被构造为空心电极或罐状地构成并且具有一个底部区域和一些侧壁，其中至少侧壁伸入到等离子体容器的等离子体腔室中。在此优选设置，暗区屏蔽装置这样地包围激励电极，使得屏蔽面被设置在侧壁的区域中。优选地，暗区屏蔽装置被构造成等离子体容器壁的部分及等离子体电极被构造成暗区屏蔽装置的部分，此外其中，激励电极的底部区域构成等离子体容器壁的一部分。

该等离子体容器可由导电材料和/或由绝缘体材料构成。

作为引出电极和/或等离子体电极的材料优选使用铝或金属、如钛、钽或锆。铝具有溅射效果(Sputteryield)小的优点，即在等离子体源借助氧气运行时被等离子体射束少量溅射，但是在较大高频功率时在作为引出电极的情况下要求费事的冷却。钛、钽和锆在制造光学涂层时使用等离子体源时是优选的，因为不必冷却并且由于由其制成的及在等离子体源运行时被溅射的材料在掺入到光学涂层中时仅仅造成光学吸收的较小增大，其中，对于锆，这直到紫外光范围内也是有效的。

激励电极以及激励面可由可良好导热的材料如铝、铜或类似物制成。特别有利的是，对具有至少部分焊接的激励面的激励电极实施水冷，用于使等离子体源和/或衬底的热负荷保持很小。

此外，激励面、引出电极、等离子体电极和/或暗区屏蔽装置具有一个由绝缘体材料如石英制成的局部镀层。

有利地设有一个用于改变磁场的装置，借助该装置可改变磁性北极或南极中的至少一个相对激励面的位置及由此改变等离子体浓度和等离子体的离子能量和离子流。该装置可被手动或通过一个电机来运行。例如，间距、尤其是在磁极中至少一个与激励面之间的气隙是可改变的或可被改变。优选地为了覆盖一个宽的离子能量范围，可将磁场强度从值150mT降低到值10mT。

借助本发明方法和相应的等离子体源产生的等离子体射束的离子能量和离子流通过改变工艺气体的工作压力、输入的高频功率以及磁场强度可在宽界限中变化。

根据本发明的等离子体源可有利地在10^-4与10^-2mbar之间的工艺气体的工作压力时运行并且提供一个具有50与1000eV之间的离子能量范围的等离子体射束。

根据本发明的方法以及等离子体源可使用有利于支持等离子体的反应的磁控溅射，例如由WO2004/050944A2中公开的那样。等离子体源的进一步优选的应用涉及在不同入射角情况下、例如在三维部件由高能量的离子轰击(优选以在100eV与800eV之间的范围中的能量)涂层时的涂层质量的改进，由此得到了光滑的、紧凑的、无散射的涂层，用于通过溅射蚀刻清洁衬底或在支持等离子体的除尘时。

本发明的进一步方案及优点可与其在权利要求书中的概括无关地由下述实施例得出，这些实施例被根据附图详细说明。

附图说明

图1a是一个根据本发明的高频等离子体源的横截面示图

图1b是一个具有按照图1a的、根据本发明装置的矩形激励电极的磁装置的空间示图及

图1c是一个具有按照图1a的、根据本发明装置的圆形激励电极的磁装置的空间示图

图2是根据本发明等离子体源的不同实施形式的、作为高频功率函数的离子流及离子能量的值的图表

图3是根据本发明的等离子体源与根据现有技术的等离子体源相比的作为高频功率函数的离子流和离子能量的值的图表。

具体实施方式

图1a在示意图中示出一个根据本发明的装入真空腔10的高频等离子体源1的横截面，该高频等离子体源1具有等离子体容器2、引出电极3和高频电极装置4。通过气体输入装置12可将工艺气体及反应气体、如氩气和氧气引入该等离子体容器2中。

等离子体容器2具有正面和背面，等离子体腔室2a位于它们之间。此外，该等离子体容器2具有侧壁16，这些侧壁伸到真空腔10的内部20中并且在其端面上设置构成等离子体容器2正面的引出电极3，这些电极由此相对真空腔的内部20可渗入地(permeabel)限定等离子体腔室2a。引出电极2也可被弯曲地构造。

等离子体容器2可在垂直于图1a的视图平面的平面中具有矩形或圆的形状。图1a中的激励电极6的在平面底面也可相对于引出电极凹形地或凸形地构造。显然，也可设想等离子体容器2的其它形状及也包括在本发明中。

等离子体源借助凸缘11被固定在真空腔壁10的开口中。引出栅格2以及壁16在图1a的实施例中与真空腔壁10电连接并且位于接地电位上。

等离子体源1具有通过电极支架7部分地设置在该等离子体容器2外部的高频电极装置4，该支架相对等离子体容器2借助绝缘元件14与等离子体容器2的侧壁16电绝缘地连接并且包括板状的元件5，该元件由保持元件7a保持，这些保持元件伸入到等离子体容器2的内部中。该电极支架7在横截面中具有一个类似浴盆的形状。该电极装置4在背侧通过保护盖板13与周围隔开，其中，在高频电极装置4上通过一个可与高频振荡器连接或已与高频振荡器连接的高频馈入部13a可施加或施加高频功率。虽然存在一个高频适配网络，但是在附图中没有示出。

该板状元件5的正面被朝着真空腔的内部20定向。在该板状元件5的正面上设置了罐状的激励电极6，该电极在其朝着真空腔的内部20定向的内侧面6a上具有激励面及借助其外侧面6d至少部分地与该板状元件5的正面形成接触。激励电极6具有一个平的底部和设置在其上的侧壁6c，这些侧壁具有端部区域(端面)6b，这些端部区域伸入到等离子体腔室2中。优选地，激励电极6被与元件5焊接，使得确保了在板状元件5与激励电极6之间良好的热接触及电接触。这些侧壁6c由激励电极6的壁构成。

等离子体容器的侧壁16和激励电极的侧壁6c被彼此接近地设置，彼此通过一个间隙21隔开，该间隙被这样地定尺寸，使得在等离子体源运行时，在激励电极6与侧壁16之间可没有等离子体形成。等离子体容器2的侧壁16在间隙21的范围内由此表示激励电极6的具有屏蔽面16a的暗区屏蔽装置。

等离子体容器2的侧壁16在真空腔的内部20的方向上伸出超过侧壁6c一个区域，使得在等离子体源1运行时，该侧壁16的伸出超过侧壁6c的端部区域6b的区域与等离子体形成接触并且构成具有等离子体电极面16b的等离子体电极。

在等离子体源1运行中，在激励电极6与引出电极之间的直流自偏压的大小由激励面6a和6c相对引出电极3的面积和等离子体电极面16b、也就是等离子体容器2的侧壁16的与等离子体形成接触的部分的大小的尺寸比例来确定。

在激励面6a和板状元件5的背面上设置有具有磁铁9a，9b，9c以及具有极靴9d的磁装置8。磁铁9a，9b，9c分别包括一个磁性北极和一个磁性南极，这些磁极被以交替的极性设置并且指向等离子体腔室2a内部，从而构成伸入到等离子体腔室内部中的弯曲的磁场，例如本身已由DE2417288C2或DE2431832B2公开的。磁铁9a，9b，9c可被构造成永久磁铁或螺线管线圈，它们被连接到电源或可连接到电源上。

在图1b中示出了具有以行布置的磁铁9a，9b，9c的磁装置的可能构型，其中，由于磁铁的分别相反的极性在它们之间构成一个隧道状区域。图1b的磁铁9a和9c在其端部区域中彼此连接，使得构成一个本身自闭合的隧道。

在图1c中示出了磁装置的另一构型，在该构型中围绕一个中心磁铁9b设有一个圆形的磁铁9e，其中，同样构成一个本身闭合的隧道状区域。

在下面介绍一些表示根据本发明的等离子体源的优点的测量结果。在摘引的测量中，工作压力为4×10^-3mbar，其中，氧气被作为反应气体以20SCCM的氧气流输入。

图2示出了用于根据本发明的等离子体源的不同实施形式的离子流和离子能量的值的图表，其中，分别根据输入的高频功率示出了以IS标记的曲线表示(以任意单位)的离子流及以IE标记的曲线表示(以eV为单位的)离子能量。用标志M1T1标记的曲线被在具有直径为200mm及具有40毫米的边高(外壳高度)的空心电极(空心靶)的圆形磁子磁场的等离子体源中测量。用标志M2T1标记的曲线被在一个具有相同的空心电极、但是具有相对M1T1的情况减弱的磁场的等离子体源中测量。在此，磁装置相对激励电极6在M1情况中的位置相距25毫米。也可看出，由此在M2T1情况中的离子能量与M1T1情况中的相比被增大并且同时在M2T1情况中的离子能量比M1T1情况中的更小。

与在M1T1情况中一样，用M1T2标记了用于具有平面靶和相同磁装置的等离子体源的离子能量和离子流的曲线。可见，在M1T2情况中，不仅离子能量而且离子流相对M1T1的情况都下降。通过将激励电极构造成空心电极，由此可实现增大的离子流。此外，通过磁铁相对激励面的位置变化可比较简单地改变离子能量和离子流。

图3示出了根据本发明的等离子体源的取决于输入的高频功率的离子能量和离子流的值的图形，其与现有技术的两个等离子体源相应值相比较。在此，与图2中类似，具有标志M1T1的曲线标记根据本发明的等离子体源，而用IEA1，ISA1或IEA2，ISA2标记的曲线表示容性耦合或感性/容性耦合的等离子体源的值，所述等离子源都具有与本发明等离子体源相同的等离子体腔室直径。根据本发明的等离子体源在输入相同的高频功率时提供一个具有与根据现有技术的容性激励的源相比、约同样高的离子能量但是两倍高的离子流的等离子体射束。与混合的感性/容性激励的源相比，根据本发明的等离子体源在相同的输入高频功率时提供一个具有约1.5倍的离子能量以及两倍高的离子流。

Claims (14)

1.一种用于产生中性等离子体射束的方法，所述等离子体射束从由电场和磁场产生的等离子体引出，使得高频电压被施加在引出电极和具有激励电极的高频电极装置上，所述激励电极具有激励面，其中，在引出电极与激励面之间设有等离子体腔室并且该等离子体相对引出电极在时间平均上位于一个较高的、使等离子体正离子加速的电位上，并且

该等离子体和引出的等离子体射束受磁场的影响，

其特征在于，

使用平面磁子以产生磁场，该磁子被设置在激励电极后面背离等离子体的一侧上并且其磁性北极和磁性南极指向等离子体腔室的内部，从而构成弯曲地伸入到等离子体腔室内部的磁场，以及设置具有屏蔽面的配置给激励电极的暗区屏蔽装置。

2.用于实施根据权利要求1所述方法的等离子体源，具有等离子体容器，该容器具有

引出电极和

具有激励电极的高频电极装置，该激励电极具有激励面，该激励面通过适配网络与高频振荡器可连接或连接，

其中，等离子体腔室位于该激励面与引出电极之间，在该等离子体腔室中可激励等离子体以及其中，引出电极与激励面的面积大小被这样选择，使得几乎全部高频电压在引出电极处下降，

用于产生磁场的磁装置，

其特征在于，

该磁装置被构造成平面的磁子，该磁子具有至少一个磁性北极和一个磁性南极，它们分别被设置在激励电极后面背离等离子体腔室的一侧上并且指向该等离子体腔室的内部，从而能够形成弯曲地伸入到等离子体腔室内部中的磁场，由此能够形成隧道状的区域，加载的粒子能够被保持在该区域中并且它们能够沿着该区域扩散，以及设置具有屏蔽面的配置给激励电极的暗区屏蔽装置。

3.根据权利要求2所述的等离子体源，其特征在于，激励面被至少在部分区域中朝向等离子体腔室凹形地构造。

4.根据权利要求2至3中一项所述的等离子体源，其特征在于，激励面至少在部分区域中朝向等离子体腔室凸形地构造。

5.根据权利要求2所述的等离子体源，其特征在于，激励面的至少一部分被平面地构造。

6.根据权利要求2所述的等离子体源，其特征在于，引出电极的至少一部分被平面凹形地或凸形地构造。

7.根据权利要求2所述的等离子体源，其特征在于，磁装置被构造成圆形或矩形磁子，优选地装备有空心电极。

8.根据权利要求2所述的等离子体源，其特征在于，激励电极被构造为罐状，具有底部区域和侧壁，并且至少借助侧壁伸入到等离子体腔室中。

9.根据权利要求2所述的等离子体源，其特征在于，激励面的部分区域被设置在激励电极的壁的内侧面上或者构成该内侧面，并且该壁的外侧面至少在部分区域中被暗区屏蔽装置的屏蔽面包围。

10.根据权利要求2或9所述的等离子体源，其特征在于，引出电极的面积大小一方面和与等离子体形成接触的等离子体电极面的大小及另一方面和激励面的大小被这样选择，使得等离子体相对引出电极在时间平均中位于一个较高的、使等离子体正离子加速的电位上。

11.根据权利要求2或9所述的等离子体源，其特征在于，等离子体容器的壁的至少一部分由暗区屏蔽装置的部分和/或激励电极的部分构成。

12.根据权利要求2所述的等离子体源，其特征在于，设有用于改变磁场的装置。

13.根据权利要求12所述的等离子体源，其特征在于，设有用于改变磁场的装置，借助该装置能够改变磁性北极或南极中至少一个相对于激励面的位置。

14.根据权利要求12所述的等离子体源，其特征在于，设有一个装置，借助该装置能够改变磁性北极或南极中至少一个的磁场强度。