CN113366600A - 等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置 - Google Patents

等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113366600A
CN113366600A CN201980091443.7A CN201980091443A CN113366600A CN 113366600 A CN113366600 A CN 113366600A CN 201980091443 A CN201980091443 A CN 201980091443A CN 113366600 A CN113366600 A CN 113366600A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
chamber
electrodes
cathode
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN201980091443.7A
Other languages
English (en)
Inventor
J·费特尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Original Assignee
Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
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 Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon filed Critical Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Priority claimed from PCT/EP2019/083897 external-priority patent/WO2020126530A1/de
Publication of CN113366600A publication Critical patent/CN113366600A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32614—Consumable cathodes for arc 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
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation
    • 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
    • H01J37/32055—Arc 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
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32541—Shape
    • 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
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32651—Shields, e.g. dark space shields, Faraday shields
    • 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
    • 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
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

为了改善衬底的蚀刻深度和/或蚀刻均匀性，提出了一种具有一个或多个蒸发器和两个或更多个按照本发明的电极的等离子体源。使用超过一个电极允许在电极处使用不同电流以及这些电流的时间选择性的应用，使得能够实现其对等离子体产生的经改善的控制。

Description

等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置
技术领域
总体上，本发明涉及一种具有至少一个等离子体源的真空室以及特别是一种具有用于生成等离子体以执行在布置于该真空室之内的衬底的表面上的等离子体处理的等离子体源，其中特殊的电极装置允许提高该等离子体处理的效率。
背景技术
为了产生等离子体，一方面可以使用电辉光放电，该电辉光放电通过在阴极与阳极之间施加足够高的电压使电流穿过气体、诸如在所限定的低压下的氩气或者其它惰性气体来形成。另一方面，气体或气体混合物的以低压等离子体形式的等离子体产生可以通过高能电子与气体的相互作用来实现，这些高能电子由电子源来提供并且被适当的电极加速到所限定的能量。这种电子源例如可以是阴极真空电弧蒸发器，该阴极真空电弧蒸发器由适当屏蔽的电弧阴极和吸收电弧电子的电弧阳极组成。为了产生等离子体，这些电弧电子利用适当的电极来吸取并且在此以高能量来加速。由此产生的气体等离子体可以被用于衬底的不同的等离子体处理。例如，由此产生的惰性气体离子（例如氩离子）用于衬底的离子净化。在等离子体中激发的、可能被分解的化合物以及气体和气体混合物的雾化分子可以被用于衬底的热化学处理或者甚至被用于层沉积。在此适用：利用在形状、布置和运行参数方面适当的电极关于处理目标限定地调整局部的等离子体产生。在此，目标是将电极实施为使得这些电极不会干扰性地伸入处理室，能承受高功率密度并且能尽可能简单地被维护。
发明内容
本发明涉及：一种用于执行等离子体处理的真空室，该真空室具有等离子体处理区以及等离子体源，该等离子体处理区被室壁所包围。在这种情况下，该等离子体源包括：用于阴极真空电弧蒸发的阴极，该阴极具有与该室连接的电弧阳极，其中该阴极在该室中布置于室壁上；用于屏蔽由该阴极发射的粒子和金属离子的屏蔽件，其中该屏蔽件设置于室壁上，使得该屏蔽件可以被布置于该阴极前面；和与该阴极间隔开的、布置于该室中的电极。在这种情况下，该电极包括用于捕获由该阴极发射的电子的二维表面。该二维表面具有相对于表面法线的第一正交伸展和第二正交伸展，其中第一正交伸展垂直于第二正交伸展，而且第一正交伸展与第二正交伸展的长度比在0.1与1之间。按照本发明的电极尤其可以至少暂时借助于适当的供电设备来被切换成阳极。
在下文以简化形式初步介绍一些概念，这些概念稍后还更详细地予以解释。
按照本发明的真空室尤其可以被用于实现并改善衬底的局部可调的处理以及控制该真空室的等离子体分布。
等离子体源的电子源可以是具有适当的屏蔽件的电弧蒸发器的电弧阴极，该电弧阴极与电弧电源连接。在此，电弧电源的正极可以作为按照本发明的电弧阳极以简单的方式与室壁连接。捕捉电弧电子的电极与另一电源的正极连接并且因此是电子吸收电极。该电极被用于使电弧电子朝着该电极的方向加速。这些被加速的电子对气体等离子体进行激发并且在该电极的基本上二维表面上被捕获。典型的工业阴极真空电弧蒸发器可以被用作电子源。
根据运行模式，该阴极的电源和该电极的电源可以被切换和调节。按照本发明的电极不仅可以作为阳极来运行而且可以作为涂层源（阴极真空电弧蒸发器、溅射源；即作为靶）来运行。为此，电源为了作为涂层源的运行而被负偏压，而为了作为阳极的运行而被正偏压。
在可被用作电子源的阴极真空电弧蒸发器前面，优选地设置屏蔽件，该屏蔽件被设计为使得该屏蔽件承受得住由于真空电弧蒸发而引起的热输入。这种屏蔽件的面积尺寸应该比阴极真空电弧蒸发器的总面积更大，该总面积包括所要蒸发的表面，以便避免衬底的蒸镀。
在本发明的实施方案中，收集一个或多个电子的电极可以以非冷却电极的形式被引入到处理室中。然而，使用非冷却电极可能导致对可用来加载这些电极的功率的限制。因而，有利地使用冷却电极、例如水冷却电极。在这种情况下，优选地，电极的形成工作表面的部分被冷却。
一个或多个典型的电源（即电流源）可以被用作电极的能量供应装置，所述一个或多个典型的电源可提供多达100 V的电压和多达400 A的电流。在这种情况下，在这些电极上可以实现在0.1至5 A/cm2之间的电流密度和在0.5至500 W/cm2之间的功率密度。
在该室中，在等离子体处理期间应保持在0.01 Pa至10 Pa的范围内的总气压，优选地在0.1 Pa至2 Pa的范围内的气压。在此，典型的气体是氩气、氢气、氮气或碳氢化合物气体（例如C2H2，乙炔），这些气体根据处理目标而作为纯气体或者气体混合物来使用。
按照本发明的真空室不仅可以包括多个电极而且可以包括多个阴极、尤其是阴极真空电弧蒸发器。在这种情况下，多个阴极、尤其是阴极真空电弧蒸发器可具有唯一的屏蔽件或者多个屏蔽件。在此，具有所述一个屏蔽件的多个阴极、尤其是阴极真空电弧蒸发器可以有利地与至少一个电极一起布置在真空室中。尤其是，在真空室中也可以包括数目相同的电极和阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器），电极多于阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器），或者阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器）多于电极。在这种情况下，电极和阴极可以布置于真空室中的不同位置（壁、顶、底）。不仅通过电极和阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器）的布置而且通过电极和阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器）的数目，都可以调整真空室中的等离子体分布。此外，这样例如可以在离子蚀刻工艺中实现对衬底上的蚀刻深度和/或蚀刻均匀性的改善。使用超过一个电极允许在电极处使用不同电流以及这些电流的时间选择性的应用，使得能够实现其对等离子体产生的经改善的控制。
在电极处的电子电流可以通过对电极电压的适配来调整。低电极电压导致电子电流低并且等离子体活性低。
在一个或多个电极处的典型的最大电子电流应该被选择为阴极真空电弧蒸发器的电流（电弧电流）的大约120%。例如：如果在包含氩气压力为0.5 Pa的情况下的氩气的真空室中使用阴极真空电弧蒸发器作为电子源，其中该阴极真空电弧蒸发器在100 A的电弧电流的情况下运行，则整个电极电流应该被调整到大约120 A。也就是说，在所述一个电极处的电流或当使用超过一个电极时在各个电极处的各个电流之和应该被调整到120 A。
如果多个电极沿着一个（或多个）室壁布置为使得这些电极在真空室的高度上分布，则每个电极可以在单独的电源上或者在特定的电源组上被运行，使得电极可以被切换，以便以最大或取决于处理的经优化的电流来运行这些电极或者以便以最大电流并行地运行这些电极，其方式是将不同的电压施加给不同的电极。电极电压的典型值在10 V - 50 V的范围内，并且典型的电极电流在10 A - 200 A的范围内。为了调节局部等离子体密度，这些电极以不同的电流来运行。这可以用于设定均匀的处理目标、例如离子净化。
如果向该室输送氩气气流和氢气气流的混合物以在该室中产生等离子体，该等离子体通过一个或多个电子源和具有用于吸收由阴极发射的电子的二维表面的一个或多个电极来产生，则这样产生的等离子体可以被用作用于对暴露于等离子体的表面进行离子净化的等离子体。如果在该室中附加地引入氮气气流，则可以在暴露于这样产生的等离子体的表面中进行热化学热处理，俗称氮化。
本发明还可以被用于执行涂层工艺，例如被用于涂覆类金刚石碳（DLC）层。在应该涂覆a-C:H型的DLC层的情况下，应该向该室输送由乙炔（C2H2）气流和氩气气流组成的混合物。
实际上被设计用于执行真空涂层工艺、诸如PVD电弧蒸发工艺或PVD溅射工艺、包括HiPIMS在内或者等离子体辅助化学沉积工艺（PA-CVD）的任何涂层设备为了执行等离子体处理工艺都可以按照本发明来适配。
在按照本发明的装置中，电子加速电极就电极长度与常常为矩形或圆形或椭圆形的截面之比而言并非空间线性。使用基本上二维电极。也就是说，二维表面具有相对于表面法线的第一正交伸展和第二正交伸展，其中第一正交伸展垂直于第二正交伸展。第一正交伸展与第二正交伸展的长度比在0.1与1之间。 在此，该二维表面可以是圆形、椭圆形，但是也可以是矩形或者具有其它适当形状。如果该二维表面为圆形，则第一正交伸展和第二正交伸展尤其是对应于该二维表面的直径。如果该二维表面为矩形，则第一正交伸展对应于该二维表面的第一边长并且第二正交伸展对应于该二维表面的第二边长。如果该二维表面为椭圆形，则第一正交伸展和第二正交伸展尤其是对应于该二维表面的对置的顶点的距离。二维尤其也指的是电子射到基本上平坦的面上。然而，由于制造或使用所造成地，该面本身可具有一定结构化。该结构化可能由于电极在用作涂层源时的腐蚀而出现。在此，由于该腐蚀，电极可能被侵蚀，使得该电极不再具有平整或规则的结构/边缘。这样结构化且被腐蚀的电极在本发明的框架内也被视为基本上平坦。该结构化的最大深度与电极的二维表面的较小的正交伸展（就按照本发明的第一正交伸展或第二正交伸展而言）之比为最大0.4，尤其是最大0.3，特别是最大0.2。即，该结构化的最大深度应该始终小于较小的正交伸展。
在最简单的情况下，运行圆形电极，该圆形电极优选地具有100 mm的电极直径。在这种情况下，电极可以固定在该真空室的壁上并且也可以至少部分地布置在室壁中。如果电极至少部分地布置在室壁中，则这具有明显优点：电极不会明显伸入到涂层空间中。如果如上所述存在多个二维电极，则这些电极可以固定在不同的室壁上。如果例如构造两个二维电极，则这两个二维电极优选地布置于对置的室壁上。但是，当然也存在多个二维电极布置在相邻室壁上和/或多个二维电极布置在同一室壁上的可能性。在此，当第一和第二电极在一个室壁上重叠地或并排地运行时，该第一和第二电极优选地具有20至400 mm、优选地为200mm的距离。
在此，二维电极在室壁上的布置尤其相对于具有在真空室内的线性电极的现有技术而言具有如下优点。在真空室内、尤其是在真空室的中心的等离子体处理区提供更多自由空间。因此，通过该自由空间可以实现对该室的更好的利用。为了更好地利用该室，所要处理的衬底可以在该真空室内更好地被分布，因为由于在该室中提供的自由空间而存在更多空间来分布所要处理的衬底。经此，也可以实现对衬底表面的均匀的等离子体处理，尤其是当所要处理的衬底可以更均匀地布置在该室中时如此。按照本发明的装置的另一优点在于：能够实现对这些按照本发明的电极的简单冷却。当然，如在按照本发明的电极中存在的二维表面比在线性电极的情况能明显更简单且更有效地被冷却。对电子吸收面的冷却可以是直接的（水流过）或者间接的。在此，间接是将适当的电极材料夹到冷却体上。
在按照本发明的用于执行等离子体处理的真空室中，尤其也可以使用磁体系统。在此，该磁体系统或这些磁体系统可以被用于调整等离子体在真空室（室）中的分布。磁体系统尤其可以被用于控制等离子体在二维电极处的分布。
电子源的基于阴极真空电弧蒸发器（稍后也简称为蒸发器）的阴极的材料可以优选地为钛（Ti）、锆（Zr）或铝（Al）。该阴极也可以由钛合金和/或锆合金和/或铝以及铝合金组成。当然，阴极的材料也可以由其它适合的元素、其它适合的合金或者其它适合的金属组成，该材料有助于在真空室中的由于脱气或泄漏而造成的残留气体（例如水、氧气）的吸附。通过用作电子源的真空电弧蒸发器的阴极的这样的特性，尤其也可以实现用于执行等离子体工艺的更好的真空质量。阴极真空电弧蒸发器的从现有技术中公知的所有可能的靶材料都适合作为电极材料。在这种情况下，尤其可以使用碳靶作为电极材料，该碳靶由纯碳或者像铜碳合金那样的合金组成。钢、铜、铜合金、铝、铝合金或者像铝钛、铬或钒那样的导电蒸发器材料也适合作为电极材料。
在本发明的实施方案中，按照本发明的电极可以被用作阳极（吸收电弧电子），而且借此尤其可以暂时被切换成阳极。此外，在按照本发明的真空室中，可以附加地布置第二电极，而且也可以布置另一、与阴极间隔开的第三电极。在按照本发明的真空室中，也可以设置第二阴极和与该第二阴极间隔开的第四电极，其中由第一阴极发射的电子选择性地朝着第三电极的方向流动并且由第二阴极发射的电子选择性地朝着第四电极的方向流动。
在实践中，在真空室中也可布置第二阴极，其中由第一阴极发射的电子选择性地流动到第一电极并且由第二阴极发射的电子选择性地流动到第二电极。在本发明的实施方案中，真空室包括第一电源，该第一电源与该电极连接。按照本发明的真空室还可包括第二电源，该第二电源与第二电极连接。
第一电源可以被设计为使得第一电流能被输送给第一电极，并且第二电源可以被设计为使得第二电流能被输送给第二电极。在这种情况下，第一电流可不同于第二电流，并且第一电极可以在第一时间段期间用第一电流来馈电而且第二电极可以在第二时间段期间用第二电流来馈电。第一时间段和第二时间段可以重叠。此外，第一电流可以等于第二电流，而且第一时间段可以不同于第二时间段。替选地，第一电流可以不同于第二电流，而且其中第一时间段等于第二时间段。
本发明的示例和优选的实施例
按照本发明的诸如在图2中所示的实施例，用于执行等离子体处理的真空室优选地包括：用于执行等离子体处理的区域，该区域被室壁包围；等离子体源，该等离子体源包括阴极真空电弧蒸发器的至少一个电弧阴极，该阴极真空电弧蒸发器布置在该室之内的室壁上并且与电源连接，其中电源的正极作为捕捉电弧电子的电弧阳极以简单的方式与该室壁连接。在阴极真空电弧蒸发器前面存在屏蔽件。在室壁上安装电子吸收电极。该电极与另一电源的正极连接，使得电弧电子可以朝向该电极加速。产生气体等离子体的该电极具有基本上二维表面，用于捕捉由电弧放电产生的电子。优选地，第一电极的二维表面在5与2000 cm2之间、优选地在25与320 cm2之间的范围内。
在另一按照本发明的实施例中，用于执行等离子体处理的真空室包括如下：用于执行等离子体处理的区域，其中该区域被室壁包围；等离子体源，该等离子体源包括至少一个阴极，该至少一个阴极布置在该室之内的室壁上并且与电源连接；第一电极，该第一电极在该室之内与该至少一个阴极间隔开地布置在这些室壁之一上；第二电极，该第二电极在该室之内与该至少一个阴极间隔开地布置在其它室壁之一上；以及第一电源，其中该第一电源与第一电极连接或者与第一和第二电极连接，而且其中这两个被称作第一和第二电极的电极中的每个电极都作为阳极运行并且分别包括二维表面，用于捕捉由该至少一个阴极所发射的电子。用于捕捉由该阴极发射的电子的二维表面不仅对于第一电极来说而且对于第二电极来说分别处在5与2000 cm2之间、优选地在25与320 cm2之间的范围内。
按照另一示例，该等离子体源包括如下：真空密封室；第一阴极，该第一阴极布置在该室中；第二阴极，该第二阴极布置在该室中；第一电极，该第一电极与第一阴极间隔开地布置在该室中；和第二电极，该第二电极与第二阴极间隔开地布置在该室中，其中由第一阴极发射的电子选择性地朝着第一电极的方向流动并且由第二阴极发射的电子选择性地朝着第二电极的方向流动。
附图说明
在所有附图中以及在全部的描述中，相同的附图标记表示相同的要素、特征和结构。这些要素的相对大小和表示出于清楚、阐明或方便的原因而可能未按正确比例。
图1示出了用于执行等离子体处理的公知的真空室的示例。
图2示出了按照本发明的按照第一实施例的用于利用电极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图2a示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用矩形电极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图2b示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用电极来执行等离子体处理的真空室的示意图，该电极具有在电极与供电装置之间的开关。
图2c示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用电极来执行等离子体处理的真空室的示意图，该电极具有用于使供电装置极性反转的开关。
图3示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用两个按照本发明的具有一个电源的电极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图4示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用两个按照本发明的具有两个电源的电极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图5示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用一个按照本发明的电极和两个阴极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图6示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用两个按照本发明的电极和两个阴极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图7示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用两个按照本发明的电极和两个阴极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图8示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用三个按照本发明的电极和三个阴极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图8a示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用三个按照本发明的电极和三个阴极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图9示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用在不同室壁上的三个按照本发明的电极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
图9a示出了按照本发明的按照另一实施例的用于利用在不同室部分上的三个按照本发明的电极来执行等离子体处理的真空室的示意图。
具体实施方式
在附图中描述了包括一个或多个实施例的示例。在此，本发明不限于所描述的示例。例如，一个实施例的一个或多个特征也可以在另一个实施例中实现或者甚至被设置于另一种类型的设备中。
在执行涂层工艺、诸如借助于物理气相沉积（PVD）的涂层或者类金刚石碳涂层之前，可以在一个或多个衬底上实施辅助性辉光放电工艺（也称为离子蚀刻工艺）的电弧。在此，离子蚀刻工艺被用于准备表面或者对表面进行预处理，也就是说衬底表面借助于离子轰击来加热和蚀刻。该预处理改善了衬底与涂层之间的接合。在图1中示出了传统的离子蚀刻系统。图1的系统包括真空室1，该真空室具有蒸发器7（阴极真空电弧蒸发器的电弧阴极在下文简称为蒸发器），这些蒸发器布置在室1的对置的侧面上。蒸发器7与直流电流源8连接并且可以在40 V的电压和多达300 A的电流的情况下运行。挡板或屏蔽件12与室1的壁连接并且能旋转地布置为使得挡板12可以被旋转，使得相对应的电极7要么被屏蔽要么不被屏蔽。线性电极13与该室连接并且与这些蒸发器7等距地间隔开。线性电极13可以经由开关15、16、17被连接到电流源11、14上并且在运行状态下具有沿着电极3的相同的电压。电流源11、14还与室1的壁连接并且可以选择性地经由开关15、16与可旋转的衬底支架10连接。经由阀5，气体、诸如氩气可以从气体源6经过入口4被放入室1中。如果电弧放电被点燃，则由蒸发器7来产生电子，并且这些电子朝着线性电极13的方向加速。这些电子对氩气原子进行激发，并且这样产生部分电离的氩原子，这些氩原子被沉积在衬底9的表面上，以便这样使该表面为涂层做准备。该系统只能借助于直流电流源8、11、14和旋转衬底支架10来调整。因此，该系统的特点在于有限的电离、由于线性电极13而引起的等离子体激活的有限可调性以及在室1中的均匀性的有限可调性。
在图3、4和9中，现在示意性示出了等离子源的实施例。为了能够更好地控制电子在室100（即按照本发明的真空室，在下文称为室）中的流动，不同于在按照图1的包括线性电极的设备中的情况，设置多个按照本发明的电极120、130、140，这些电极具有用于捕捉由阴极发射的电子的二维表面，这些电极可以被布置在该室中。该装置的一个非常重要的优点在于将这些电极定位在该室的一个或多个壁上的可能性，由此能够实现要利用等离子体来处理的衬底在该室中的分布的改善。由此，在该室中，等离子体处理区可以更好地被利用，由此实现更高的效率。例如，在图3或4中示意性示出了真空密封室100。蒸发器110设置在室100中并且可以直接被布置到室110的壁中或者被布置到该室的壁上。蒸发器110可包括一种或多种金属，诸如钛和/或任何其它被设置用于蒸发的金属。电源或电流源的负极与蒸发器110连接并且因此以阴极的形式连接蒸发器110。如果蒸发器110例如借助于触发单元来点燃，则电弧电子被发射，这些电弧电子借助于按照本发明的电极来加速并且与被放入到室110中的诸如氩气（Ar）、氖气（Ne）那样的一种或多种气体或者一种或多种任意其它适合的气体碰撞并且这样来产生等离子体。接着，等离子体的离子轰击设置在室100中的一个或多个衬底（这里未示出）的表面，以便例如通过净化或蚀刻来使所述衬底的表面为随后的涂层工艺做好准备。一个或多个屏蔽件115在室100中可移动地被设置，使得屏蔽件115可以选择性地被定位于蒸发器110与衬底之间。因此，在点燃电弧工艺之前，屏蔽件115可以旋转地或者以其它方式被移动到蒸发器前面，以便在该工艺期间保护衬底以防由于蒸发器110而引起的污染。如果电弧不存在，则该屏蔽件可以被移动到其它适合的位置。
按照图3和4，在室100中设置两个电极，即第一电极120和第二电极130。第一和第二电极120、130与至少一个电源或电流源的正极连接并且借此第一和第二电极120、130作为第一和第二阳极来连接。例如，如图3中所示，共同的电源121可以与第一电极120和第二电极130连接。在该装置中，可以向第一电极120和第二电极130施加相同的电压。该电压可以在同一时间并且持续同一时长地被施加给两个电极120、130。替选地，按照图4，第一电源121可以在第一时间段期间给第一电极120供应电流并且第二电源131可以在第二时间段期间给第二电极130供应电流。根据需要，第一和第二时间段可以彼此分开或者重叠。在另一示例中，第一电极120可以与第一电源121连接并且第二电极130可以与第二电源131连接。因此，第一电源121可以给第一电极120供应第一电流并且第二电源131可以给第二电极130供应第二电流。通过使用不同的电流和/或不同的时间段，在该系统中产生的等离子体可以被影响、被控制或者也可以被均匀化。
如图3和4中所示，由蒸发器110发射的电子流动到第一和第二电极120、130的位置。通过单独的第一电极120和第二电极130在所希望的位置处的适当的定位，能够实现对在室100中的等离子体流的更好的控制并且因此能够实现对衬底S的离子轰击和蚀刻的经改善的控制。图9图解说明了其中设置三个单独的电极、即第一电极120、第二电极130和第三电极140的实施例。因此得到相对应的第一、第二和第三电子路径160，所述电子路径分别指向第一、第二和第三电极120、130、140的方向。在按照图3和4的示意性附图中，电极120、130与蒸发器110相对地布置。而在按照图9的示意性附图中，电极120、130、140布置在不同的室部分上。然而易于理解的是：第一、第二或者可选地还有第三电极的任何适当的定位都是可能的，以便影响电子流，使得在该室中能实现经改善的等离子体激活和均匀性。相对应地，在该室中的任何数目的电极都是可能的，以便使电子流偏转到所希望的路径上。按照图3、4和9的蒸发器110可以在所施加的为100 A的电流的情况下被使用；然而当然也可以使用任何其它适合的电流强度。
图6示出了等离子体源的另一实施例，其中设置多个蒸发器。室200包括第一蒸发器210和第二蒸发器220，该第一蒸发器和该第二蒸发器都作为阴极来连接。第一和第二蒸发器210、220可以设置在室200的壁中或者设置在室200上的别处。替选地，第一或第二蒸发器210、220也可以布置在室200的适当的结构上或者布置在室200中。能旋转的或者能以其它方式移动的屏蔽件230设置在第一和第二蒸发器210、220的附近。屏蔽件230可具有足以屏蔽两个蒸发器210、220的大小。替选地，室200可包括第一和第二屏蔽件，该第一和第二屏蔽件分别属于第一蒸发器110和第二蒸发器220。此外，在室200中设置第一电极240和第二电极250，第一电极和第二电极两者都作为阳极来连接。如通过电子路径260所示，由第一蒸发器210发射的电子朝着第一电极240的方向流动并且由第二蒸发器220发射的电子朝着第二电极250的方向流动。易于理解的是：任何所希望的数目的蒸发器可以与任何所希望的数目的单独的电极一起被使用。这样，图6的系统例如可包括两个蒸发器和四个单独的电极，使得来自第一蒸发器210的电子流动到两个单独的电极并且来自第二蒸发器的电子流动到其它两个单独的电极。
按照图8的实施例尤其可以在大型系统中应用。多个等离子体源可以设置在该室中，其方式是蒸发器311、321、331和电极340、350、360沿着该室的高度、也就是说沿着等离子体处理区的高度布置，其中等离子体源无论如何都包括至少一个蒸发器以及一个、两个或更多个单独的电极。在此，每个电极都可以由自己的电源来供电，但多个电极也可以同时使用一个可切换的电源。
按照图2的实施例示出了示意性示出的真空密封室100、蒸发器110，该蒸发器设置在室100中并且可以直接布置在室100的壁上。还设置有电源111，该电源具有负极。电源111或电流源111的该负极与蒸发器110连接。在当前实施例中，蒸发器110因此是阴极110。如所示出的那样，蒸发器110发射电弧电子，这些电弧电子利用按照本发明的电极首先部分地被吸走并且加速并且因此对工作气体--氩气（Ar）（常常还有氖气（Ne）或者任意其它适合的气体或气体混合物）进行激发并且因此产生等离子体。为此，向电极120施加正加速电压，该正加速电压能够实现到电极的电极电流。对电极的控制通常可以通过电压或电流来实现，但也可以通过由电压与电流之积构成的能量来实现。接着，等离子体的离子射到衬底S的表面上，该衬底优选地居中地设置在室100中，以便例如通过净化或蚀刻来准备和激活该衬底的表面用于随后的涂层工艺。在图2的室100中，还可移动地布置屏蔽件115，使得该屏蔽件115可以选择性地被定位于蒸发器110与衬底S之间。因此，在点燃电弧工艺之前，屏蔽件115可以旋转地或者以其它方式被移动到蒸发器110前面，以便在该工艺期间保护衬底S以防由于蒸发器110而引起的污染。如果电弧不存在，则该屏蔽件可以被移动到其它适合的位置。
按照图2，设置唯一的电极120。电极120与电源121的正极连接并且电极120因此是阳极120。通过在阳极120的电流源121处使用不同电流和/或不同时间段，可以影响在该系统中产生的等离子体。
如图2中所示，由蒸发器110发射的电子沿着第一和第二电子路径150被引导到电极/阳极120的位置。因此，又能将在室100中生成的等离子体能朝着同一方面加速。通过第一电极120在所希望的位置处的适当的定位，能够实现对在室100中的等离子体流的更好/更简单的控制并且因此能够实现对衬底的离子轰击和蚀刻的经改善的控制。
按照图2a的实施例示出了示意性示出的真空密封室100，该真空密封室具有与按照图2的实施例的室100类似的构造。然而，按照图2a的第一电极120a的用于捕捉由阴极发射的电子的二维表面为矩形，而按照图2的第一电极120的二维表面为圆形。在这种情况下，用于捕捉由蒸发器发射的电子的二维表面具有相对于表面法线的第一正交伸展和第二正交伸展，其中第一正交伸展垂直于第二正交伸展，而且第一正交伸展与第二正交伸展的长度比在0.1与1之间。在圆形电极120的情况下，第一正交伸展和第二正交伸展尤其是对应于该二维表面的直径。在矩形电极120a的情况下，第一正交伸展对应于该二维表面的第一边长并且第二正交伸展对应于该二维表面的第二边长。
按照图2b的实施例示出了示意性示出的真空密封室100，该真空密封室具有与按照图2的实施例的室100类似的构造。然而，按照图2b的实施例包括连接到第一电极120与电源121、122之间的开关装置123。电源121以正极布置在开关装置123的开关S1处并且电源122以负极布置在开关装置123的开关S2处。如果开关S1闭合并且开关S2断开，则电极120可以被用作按照本发明的等离子体电极（即也是阳极）。如果开关S1断开并且开关S2闭合，则电极120可以被用于（电弧）涂层工艺或者溅射工艺（即靶）。
按照图2c的实施例示出了示意性示出的真空密封室100，该真空密封室具有与按照图2的实施例的室100类似的构造。然而，按照图2c的实施例包括连接到第一电极120与电源121之间的开关装置123。电源121以正极布置在开关装置123的开关S1处并且以负极布置在开关装置123的开关S2处。此外，电源121的正极经由一个开关S3与地连接并且电源121的负极经由一个开关S4与地连接。如果开关S1闭合，开关S2断开，开关S3断开并且开关S4闭合，则电极120可以被用作按照本发明的等离子体电极。如果开关S1断开且开关S2闭合，开关S3闭合且开关S4断开，则电极120可以被用于（电弧）涂层工艺或者溅射工艺。
按照图3的实施例示出了示意性示出的真空密封室100。在这种情况下，第一电极120和第二电极130与同一电源121或同一电流源121的正极连接。因此，第一电极120和第二电极130是第一阳极120和第二阳极130。通过在阳极120和130的电流源121处使用不同电流和/或不同时间段，可以影响在该系统中产生的等离子体。
由于共同的电源与第一电极120和第二电极130连接，所以利用该装置可以向第一电极120和第二电极130施加相同的电压。该电流可以在同一时间并且持续同一时长地被施加给两个电极120、130。
按照图4的实施例示出了示意性示出的真空密封室100。在按照图4的实施例中，在第一电极120上布置第一电源121并且在第二电极130上布置第二电源131。在这种情况下，通过在第一电源121和第二电源131处使用不同电流和/或不同时间段，可以影响能在该系统中产生的等离子体，尤其是因为第一电源可以给第一电极120供应第一电流并且第二电源可以给第二电极130供应第二电流。在这种情况下，第一和第二电流可以彼此独立地调整，使得通过第一和第二电流能形成等离子体的分布。在这种情况下，第一电源121可以在第一时间段期间给第一电极120供应第一电流并且第二电源131可以在第二时间段期间给第二电极130供应第二电流。根据需要，第一和第二时间段可以彼此分开或者重叠。
在按照图2-4的实施例中，分别存在唯一的蒸发器110与至少一个阳极120、130，由此产生等离子体电弧。
图5示出了其中设置多个蒸发器的室200的另一实施例。室200包括第一蒸发器210和第二蒸发器220，该第一蒸发器和该第二蒸发器作为阴极来连接，即与第一电源211和第二电源221的负极连接。第一和第二蒸发器210、220设置在室200的壁上。替选地，第一或第二蒸发器210、220也可以布置在室200的壁的适当的结构上或者布置在室200中。能旋转的或者能以其它方式移动的屏蔽件230设置在第一和第二蒸发器210、220的附近。屏蔽件230可具有足以屏蔽两个蒸发器210、220的大小。替选地，室200可包括第一和第二屏蔽件，该第一和第二屏蔽件分别属于第一蒸发器210和第二蒸发器220（在此未示出）。此外，在室200中设置第一电极240，该第一电极作为阳极来连接，即与第一电流源241的正极连接。如通过电子路径260所示，由第一蒸发器210发射的电子和由第二蒸发器220发射的电子都朝着第一电极240的方向流动。易于理解的是，任何所希望的数目的蒸发器可以与任何所希望的数目的单独的电极一起被使用，使得该系统可包括适当数目的蒸发器和适当数目的电极。
按照图6的实施例示出了示意性示出的真空密封室200，该真空密封室具有与按照图5的实施例的室200类似的构造。然而，按照图6的实施例与图5的不同之处在于：存在第一电极240和第二电极250。在这种情况下，第一电极240和第二电极250与同一电源241或同一电流源241的正极连接。因此，第一电极240和第二电极250作为第一阳极240和第二阳极250来连接。
由于共同的电源与第一电极240和第二电极250连接，所以在该装置中可以向第一电极240和第二电极250施加相同的电流。该电流可以在同一时间并且持续同一时长地被施加给两个电极240、250。
按照图7的实施例示出了示意性示出的真空密封室200，该真空密封室具有与按照图6的实施例的室200类似的构造。然而，按照图7的实施例与图6的不同之处在于：在第一电极240处布置第一电源241并且在第二电极250处布置第二电源251。在这种情况下，通过在第一电源241和第二电源251处使用不同电流和/或不同时间段，可以影响能在该系统中产生的等离子体，尤其是因为第一电源可以给第一电极240供应第一电流并且第二电源可以给第二电极250供应第二电流。在这种情况下，第一和第二电流可以彼此独立地调整，使得通过第一和第二电流能形成等离子体的分布。在这种情况下，第一电源241可以在第一时间段期间给第一电极240供应第一电流并且第二电源251可以在第二时间段期间给第二电极250供应第二电流。根据需要，第一和第二时间段可以彼此分开或者重叠。
在按照图5-7的实施例中，分别存在两个蒸发器210、220与至少一个阳极240、250。
图8示出了其中设置多个蒸发器的室300的另一实施例。室300包括第一蒸发器310、第二蒸发器320和第三蒸发器330，这些蒸发器作为阴极来连接，即与第一电源311、第二电源321和第三电源331的负极连接。第一、第二和第三蒸发器310、320和330设置在室300的同一壁上。替选地，第一、第二和第三蒸发器310、320和330也可以布置在室300的壁的适当的结构上或者布置在室300中。此外，第一、第二和第三蒸发器310、320和330可以布置在不同的壁上，或第一和第三蒸发器310和330可以布置在一个壁上而第二蒸发器320可以布置在另一个壁上。三个能旋转的或能以其它方式移动的屏蔽件334、332和333分别设置在第一、第二和第三蒸发器310、320和330附近。替选地，室300可包括屏蔽件，该屏蔽件具有足以屏蔽所有蒸发器310、320、330的大小。此外，在室300中设置第一电极340、第二电极350和第三电极360，这些电极作为阳极340、350、360来连接，即分别与第一电源341、第二电源351和第三电源361的正极连接。如通过电子路径所示，由第一蒸发器310发射的电子、由第二蒸发器320发射的电子和由第三蒸发器330发射的电子朝着这三个电极340、350、360的方向流动。
在按照图8的示意性附图中，电极340、350、360与蒸发器310、320、330相对地布置。然而易于理解的是：第一、第二和第三电极的任何适当的定位都是可能的，以便影响电子流，使得在该室中能实现经改善的等离子体激活和均匀性。相对应地，在该室中的任何数目的电极都是可能的，以便使电子流偏转到所希望的路径上。被施加给蒸发器310、320、330的电流可以为100 A，然而当然也可以使用任何其它适合的电流强度。
即，在按照图8的实施例中，存在三个蒸发器310、320和330与三个阳极340、350和360。
图8a示出了室300的另一实施例，该室具有与图8中的室类似的构造，然而第一电极340、第二电极350和第三电极360的电源以不同的能量来运行。通过不同的能量，尤其可以改善等离子体的均匀性，以及可以更好地控制等离子体的分布，其方式是在相应的电源处相对应地调整这些能量。
按照图9的实施例示出了示意性示出的真空密封室100，该真空密封室具有与按照图2的实施例的室100类似的构造。然而，按照图9的实施例与图2的不同之处在于：存在第一电极120、第二电极130和第三电极140，而且在第一电极120处布置第一电源121，在第二电极130处布置第二电源131并且在第三电极140处布置第三电源141。在这种情况下，通过在第一电源121、第二电源131和第三电源141处使用不同能量和/或不同时间段，可以影响能在该系统中产生的等离子体，尤其是因为第一电源121给第一电极120供应第一能量并且第二电源131可以给第二电极130供应第二能量并且第三电源141可以给第三电极140供应第三能量。在这种情况下，第一、第二和第三能量可以彼此独立地调整，使得通过第一、第二和第三能量能形成等离子体的分布。
图9图解说明了其中设置三个单独的电极、即第一电极120、第二电极130和第三电极140的实施例。因此得到相对应的第一、第二和第三电子路径160，所述电子路径分别指向第一、第二和第三电极120、130、140的方向。在按照图13的示意性附图中，电极120、130、140与蒸发器110相对地布置。然而易于理解的是：第一、第二或者可选地还有第三电极的任何适当的定位都是可能的，以便影响电子流，使得在该室中能实现经改善的等离子体激活和均匀性。相对应地，在该室中的任何数目的电极都是可能的，以便使电子流偏转到所希望的路径上。
如从图4-8可见，衬底S不仅可以被负偏压而且可以被正偏压，其中该正偏压必须小于电极的正偏压，因为否则全部电子都流动到该衬底。当然，相对应地被预偏压的衬底也适合于附加的等离子体控制。此外，在运行状态下向室100、200输送工作气体和工艺气体。在这种情况下，工作气体优选地是氩气（Ar）和氢气（H2），并且工艺气体优选地是氮气（N2）。
按照图9a的实施例示出了示意性示出的真空密封室100，该真空密封室具有与按照图9的实施例的室100类似的构造。然而，在按照图9a的实施例中，电极120、130、140不仅仅布置在室100的室壁上。第一电极120布置在室壁上，第二电极130布置在室顶处并且第三电极140布置在室底处。这些电极在该室中的布置可以任意被适配，以便尤其控制等离子体分布。
在图2-9a中，衬底S不仅可以被负偏压而且可以被正偏压，其中该正偏压应该小于电极的正偏压，因为否则全部电子都流动到该衬底。在运行状态下，可以优选地输送氩气（Ar）和氢气（H2）作为工作气体并且优选地输送氮气（N2）作为工艺气体。
在本申请的框架内示出并描述了不同的示例性配置，而当然具有任意数目的蒸发器和任意数目的电极的其它实施例也落入到这里要求保护的发明的保护范围内。此外，按照本发明的真空室可以被用于离子蚀刻工艺并且配备有多个单独的电极，其中可以给不同电极供应不同电流。也可以在不同时间向不同电极施加相同或不同电流，以便以所希望的方式操纵等离子体激活和蚀刻。
包含在这些附图中的电子路径150、160、260只是示意性示出，因为电子路径150、160、260当然从旁边经过屏蔽件115、230、332、333、334并且不穿过这些屏蔽件。
尽管在本申请的框架内已经描述了一系列实施例，但是本身易于理解的是：其它变体是可能的。例如，所描述的实施方式可以以适当的方式被组合和补充或被相同效果的等效特征所替代。相对应地，这种其它解决方案也落入到要求保护的发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于执行等离子体处理的真空室，所述真空室包括等离子体处理区以及等离子体源，所述等离子体处理区被室壁所包围，所述等离子体源包括：
用于阴极真空电弧蒸发的阴极（110、210、220、310、320、330），所述阴极具有与所述室连接的电弧阳极，其中所述阴极在所述室中布置于室壁上；
用于屏蔽由所述阴极发射的粒子和金属离子的屏蔽件（115、230、332、333、334），其中所述屏蔽件（115、230、332、333、334）设置于所述真空室中，使得所述屏蔽件能够被布置于所述阴极（110、210、220、310、320、330）前面；
与所述阴极（110、210、220、310、320、330）间隔开的、布置于所述室中的电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）；
其特征在于，
所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）包括用于捕捉由所述阴极（110、210、220、310、320、330）发射的电子的二维表面，而且所述二维表面具有相对于表面法线的第一正交伸展和第二正交伸展，其中所述第一正交伸展垂直于第二正交伸展，其中所述第一正交伸展与所述第二正交伸展的长度比在0.1与1之间。
2. 根据权利要求1所述的真空室，其中所述第一正交伸展与所述第二正交伸展的长度比在0.2与1之间，尤其是在0.4与1之间，特别是为1；和/或所述二维表面在5至2000 cm2、尤其是25至320 cm2之间的范围内；和/或所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）至少部分地布置在所述室壁中。
3.根据上述权利要求中任一项所述的真空室，其中所述二维表面具有结构化，其中所述结构化的最大深度与所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的二维表面的较小的正交伸展之比为最大0.4；和/或所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的二维表面是多边形、圆形或椭圆形。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的真空室，其中所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）设置在包括所述阴极（110、210、220、310、320、330）的室壁上或者设置在另一室壁上，其中在所述阴极（110、210、220、310、320、330）与所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）之间的距离在1 cm至200 cm、优选地5至150 cm、尤其是10至100 cm之间的范围内。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的真空室，其中所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的电流密度在0.1至5 A/cm2之间、尤其是在0.1至4 A/cm2之间、特别是在0.2至2 A/cm2之间；和/或所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的电压在5至100 V之间、尤其是在10至100 V之间、特别是在20至60 V之间；和/或所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的功率密度在0.25至500 W/cm2之间、尤其是在1至400 W/cm2之间、特别是在4至120 W/cm2之间；和/或所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的约为80 cm2的面积的电流在5至400 A之间、尤其是在10至300 A之间、特别是在20至200 A之间、特别优选地在10与150 A之间。
6.根据上述权利要求中任一项所述的真空室，其中所述电极被设计成涂层源并且能与电源（121、241、341、131、251、351）连接，使得所述涂层源能够被用作蒸发器或者被用作等离子体电极。
7.根据上述权利要求中任一项所述的真空室，所述真空室包括多个电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）和/或多个阴极（110、210、220、310、320、330）、尤其是两个电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）和两个阴极（110、210、220、310、320、330）、特别是三个电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）和三个阴极（110、210、220、310、320、330）。
8.根据权利要求7所述的真空室，所述真空室包括相同数目的电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）和阴极；或者包括比阴极数目更多的电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360），尤其是两个电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）和唯一的阴极、特别是三个电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）和唯一的阴极；或者包括比电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）数目更多的阴极（110、210、220、310、320、330），尤其是两个阴极（110、210、220、310、320、330）和唯一的电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）、特别是三个阴极（110、210、220、310、320、330）和唯一的电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）。
9.根据上述权利要求中任一项所述的真空室，其中所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的形成所述工作表面的部分是所述电极的冷却部分、尤其是所述电极的水冷却部分、尤其是能直接冷却或者布置在冷却体上。
10.根据上述权利要求中任一项所述的真空室，其中所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）包括石墨、铜碳合金、钢、铜、铜合金、铝、铝合金或者像铝钛、铬或钒那样的导电蒸发器材料和/或所述阴极包括钛、钛合金、锆、锆合金、铝、铝合金或吸氧材料。
CN201980091443.7A 2018-12-21 2019-12-05 等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置 Pending CN113366600A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862783498P 2018-12-21 2018-12-21
US62/783498 2018-12-21
CH00235/19A CH715877A1 (de) 2019-02-26 2019-02-26 Vakuumkammer mit Elektrodenanordnung für eine Plasmaquelle zur Durchführung von Plasmabehandlungen.
CH00235/19 2019-02-26
PCT/EP2019/083897 WO2020126530A1 (de) 2018-12-21 2019-12-05 Elektrodenanordnung für eine plasmaquelle zur durchführung von plasmabehandlungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113366600A true CN113366600A (zh) 2021-09-07

Family

ID=72241969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980091443.7A Pending CN113366600A (zh) 2018-12-21 2019-12-05 等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220051879A1 (zh)
EP (1) EP3900010A1 (zh)
JP (1) JP2022514383A (zh)
KR (1) KR20210105376A (zh)
CN (1) CN113366600A (zh)
CH (1) CH715877A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114318296A (zh) * 2022-02-17 2022-04-12 广东思泉新材料股份有限公司 真空镀膜设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5080774A (en) * 1986-10-11 1992-01-14 Saint-Gobain Vitrage Surface configuration means for vacuum coating device
EP0554552A1 (de) * 1992-02-06 1993-08-11 METAPLAS Oberflächenveredelungstechnik GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Materialverdampfung in einem Vakuumbehälter
CN103515180A (zh) * 2013-05-16 2014-01-15 中山大学 一种提高氧化钨纳米材料薄膜场发射特性的原位等离子体辉光处理方法
TW201515099A (zh) * 2005-03-31 2015-04-16 Tokyo Electron Ltd 電漿處理裝置及電漿處理方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3829260A1 (de) * 1988-08-29 1990-03-01 Multi Arc Gmbh Plasmabeschichtungskammer mit entfernbarem schutzschirm
EP0361265A1 (de) * 1988-09-29 1990-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Herstellung von dünnen Schichten eines Hochtemperatur-Supraleiters (HTSL) durch ein plasmaaktiviertes PVD-Verfahren
DE4125365C1 (zh) * 1991-07-31 1992-05-21 Multi-Arc Oberflaechentechnik Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach, De
US6929727B2 (en) * 1999-04-12 2005-08-16 G & H Technologies, Llc Rectangular cathodic arc source and method of steering an arc spot

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5080774A (en) * 1986-10-11 1992-01-14 Saint-Gobain Vitrage Surface configuration means for vacuum coating device
EP0554552A1 (de) * 1992-02-06 1993-08-11 METAPLAS Oberflächenveredelungstechnik GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Materialverdampfung in einem Vakuumbehälter
TW201515099A (zh) * 2005-03-31 2015-04-16 Tokyo Electron Ltd 電漿處理裝置及電漿處理方法
CN103515180A (zh) * 2013-05-16 2014-01-15 中山大学 一种提高氧化钨纳米材料薄膜场发射特性的原位等离子体辉光处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220051879A1 (en) 2022-02-17
JP2022514383A (ja) 2022-02-10
EP3900010A1 (de) 2021-10-27
KR20210105376A (ko) 2021-08-26
CH715877A1 (de) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Burdovitsin et al. Fore-vacuum plasma-cathode electron sources
US5294322A (en) Electric arc coating device having an additional ionization anode
EP0328033B1 (en) Thin film forming apparatus and ion source utilizing plasma sputtering
US4006073A (en) Thin film deposition by electric and magnetic crossed-field diode sputtering
US9812299B2 (en) Apparatus and method for pretreating and coating bodies
US20110011737A1 (en) High-power pulse magnetron sputtering apparatus and surface treatment apparatus using the same
KR101339501B1 (ko) 세정된 기판 또는 추가 공정이 필요한 세정 기판의 제조 방법 및 장치
WO2015134108A1 (en) Ion beam sputter deposition assembly, sputtering system, and sputter method of physical vapor deposition
US6988463B2 (en) Ion beam source with gas introduced directly into deposition/vacuum chamber
CN113366600A (zh) 等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置
JP7026464B2 (ja) マグネトロンスパッタリング装置を用いて層を堆積させるための方法
KR102533881B1 (ko) 단일 빔 플라즈마 소스
JP2019026867A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JPH0357191B2 (zh)
CN113366601A (zh) 等离子体源的用于执行等离子体处理的磁体装置
JP2843125B2 (ja) 薄膜形成装置
RU2423754C2 (ru) Способ и устройство для изготовления очищенных подложек или чистых подложек, подвергающихся дополнительной обработке
JP4767613B2 (ja) 成膜装置
Zimmermann et al. Gas Discharge Electron Sources-Powerful Tools for Thin-Film Technologies
JP2620474B2 (ja) イオンプレーティング装置
WO2020126530A1 (de) Elektrodenanordnung für eine plasmaquelle zur durchführung von plasmabehandlungen
Denbnovetskiy et al. Investigation of characteristics of non-simultaneous arc discharge in titanium vapors in glow discharge electron evaporators
JPH073451A (ja) イオンビームスパッタ装置
KR20170117278A (ko) 마그네트론 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination