DD295061B5

DD295061B5 - Schaltungsanordnung fuer Plasmareaktoren

Info

Publication number: DD295061B5
Application number: DD34138090A
Authority: DD
Inventors: Arnulf Dr-Ing Dehoff; Wolfgang Dr-Ing Mattke
Original assignee: Arnulf Dr-Ing Dehoff; Wolfgang Dr-Ing Mattke
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1995-11-02

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der es möglich ist, durch die Einkopplung hochfrequenter elektrischer Energie unterschiedlicher Frequenz auf eine Elektrode eines Reaktors die Parameter einer Niederdruckgasentladung besser zu beeinflussen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung von HF-Generatoren und von Anpaßnetzwerken dadurch gelöst, daß an eine Elektrode des Plasmareaktors über Resonanzkreise und Anpaßnetzwerke zwei HF-Generatoren unterschiedlicher Frequenz gleichzeitig angeschlossen werden.

Vorzugsweise sind dazu HF-Generatoren mit einer hohen Frequenz, beispielsweise den Industriefrequenzen 13.56 MHz, 27.12 MHz oder 40 MHz, und HF-Generatoren mit einer niedrigen Frequenz, vorzugsweise zwischen 100 und 500 kHz, gegebenenfalls durchstimmbar, zu verwenden.

Erfindungsgemäß kann die Schaltungsanordnung konkret dadurch ausgestaltet sein, daß in die Zuleitung vom Anpaßglied für den HF-Generator mit der niedrigen Frequenz zur Elektrode seriell ein auf die hohe Frequenz des anderen HF-Generators abgestimmter Parallelresonanzkreis eingefügt ist und daß dem Eingang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der hohen Frequenz ein auf diese Frequenz abgestimmter Parallelresonanzkreis parallelgeschaltet ist (Fig.1) oder daß zusätzlich seriell in die Zuleitung vom Anpaßglied für den HF-Generator mit der hohen Frequenz zur Elektrode ein auf die hohe Frequenz abgestimmter Reihenresonanzkreis eingefügt ist (Fig.2) oder daß am Eingang oder am Ausgang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der hohen Frequenz eine Frequenzsperre, bestehend aus auf die hohe Frequenz abgestimmtem Reihenresonanz- sowie Parallelresonanzkreis, und daß am Ausgang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der niedrigen Frequenz seriell ein auf die hohe Frequenz des anderen HF-Generators abgestimmter Parallelresonanzkreis seriell angeschlossen sind.

Die erfindungsgemäße Lösung beruht darauf, daß durch das gleichzeitige Betreiben des Plasmareaktors mit Spannungen unterschiedlicher Frequenz und deren Einspeisung über eine Elektrode eine Erhöhung der Einflußnahme auf die Prozesse in der Plasmaentladung realisierbar ist. Durch das Anliegen unterschiedlicher Frequenzen an einer Elektrode wird die elektrische Generierung von sehr reaktionsfähigen elektrischen Spezies aus den inerten und reaktiven Molekülgasen erweitert und sowohl der Schichtabtragungs- als auch der Schichtwachstumsprozeß, speziell zur Abscheidung streßarmer Schichten, gezielt gesteuert.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dies durch die beanspruchten Schaltungsanordnungen möglich, die darauf beruhen, daß die eingefügten Resonanzkreise im Resonanzfall entsprechend ihrer Güte den HF-Generator mit der hohen Frequenz kaum belasten und für die niedrige Frequenz keinen nennenswerten Widerstand darstellen.

Ausführungsbeispiele:

Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig 1 Schaltungsanordnung mit zwei Parallelresonanzkreisen

Fig 2 Schaltungsanordnung mit zusätzlichem Reihenresonanzkreis

Fig 3 Schaltungsanordnung mit Frequenzsperre aus Reihen- und Parallelresonanzkreisen

Fig 1 zeigt einen Anwendungsfall unter Verwendung eines erweiterten L-Gliedes als Anpaßnetzwerk AN1 für den Generator HF1 mit der hohen Frequenz, der ζ B auf der Industnefrequenz fh = 13 56 MHz arbeitet Der Generator HF2 mit der tiefen Frequenz sei durchstimmbar von f_t = 100 500 kHz

Der auf die Betriebsfrequenz f_h abgestimmte Parallelresonanzkreis 1 stellt einen so großen Resonanzwiderstand für f_h dar, daß der HF-Generator HF2 vor Spannungen dieser Frequenz geschützt ist Andererseits bildet, vom Reaktor 3 aus gesehen, der Spannungsteiler, bestehend aus dem veränderlichen Längskondensator Q im Anpaßglied AN 1 und der Parallelinduktivität Lp im Parallelresonanzkreis 2, für den HF-Generator HF1 für vom HF-Generator HF2 erzeugte Spannungen f_t < 500 kHz einen wirkungsvollen, aber einfachen Schutz

Fig 2 zeigt einen Anwendungsfall, bei dem zur Dämpfung der Spannungen tiefer Frequenzen, ζ B f_t < 500 kHz, der Längswiderstand des Spannungsteilers nicht ausreicht In diesem Fall kann man den Längswiderstand des Spannungsteilers durch serielles Einfügen eines auf die hohe Frequenz f_h abgestimmten Reihenresonanzkreises 4 in die Zuleitung vom Anpaßglied AN1 zum gemeinsamen Einspeisepunkt 5 erhöhen

Gemäß Fig 3 ist es des weiteren möglich, den zur Dämpfung der Spannungen tiefer Frequenzen f_t erforderlichen Spannungsteiler, bestehend aus dem auf die hohe Frequenz f_h abgestimmten Reihenresonanzkreis 4 (Fig 2) und dem ebenso abgestimmten Parallelresonanzkreis 2 (Fig 2), lokal zusammenzufassen und diese Kombination von Reihen- und Parallelresonanzkreis 6 entweder vor oder hinter dem Anpaßglied AN1 anzuordnen (6a bzw 6b)

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Plasmareaktoren unter Verwendung von zwei HF-Generatoren unterschiedlicher Frequenz und von Anpaßnetzwerken, gekennzeichnet dadurch, daß eine Elektrode des Plasmareaktors über Resonanzkreise und Anpaßnetzwerke mit den zwei HF-Generatoren verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Generator mit der höheren Frequenz einer mit einer Festfrequenz von 13.56 MHz₁ 27.12 MHz oder 40 MHz und als Generator mit der niederen Frequenz ein von 100 kHz bis 500 kHz durchstimmbarer verwendet wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in die Zuleitung vom Anpaßglied für den HF-Generator mit der niedrigen Frequenz zur Elektrode seriell ein auf die hohe Frequenz des anderen HF-Generators abgestimmter Parallelresonanzkreis eingefügt ist, und daß dem Eingang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der hohen Frequenz ein auf diese Frequenz abgestimmter Parallelresonanzkreis parallelgeschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß seriell in die Zuleitung vom Anpaßglied für den HF-Generator mit der hohen Frequenz zur Elektrode ein auf die hohe Frequenz abgestimmter Reihenresonanzkreis eingefügt ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß am Eingang oder am Ausgang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der hohen Frequenz eine Frequenzsperre, bestehend aus auf die hohe Frequenz abgestimmtem Reihenresonanz- sowie Parallelresonanzkreis, und daß am Ausgang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der niedrigen Frequenz seriell ein auf die hohe Frequenz des anderen HF-Generators abgestimmter Parallelresonanzkreis seriell angeschlossen sind.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen.

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Plasmareaktoren, insbesondere zum Plasma- und reaktiven lonenätzen, zum Plasmabeschichten, zur plasmagestützten Oberflächenaktivierung u.a.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik:

Es sind Lösungen bekannt, bei denen an eine Elektrode eines Plasmareaktors eine Gleichspannungsquelle oder ein HF-Generator mit fester oder fest einstellbarer Frequenz angeschlossen werden kann (DE-PS 34 20 347, DE-OS 32 14 626). Des weiteren ist nach der DE-PS 30 31 220 bekannt, zwei Generatoren (HF- und Mikrowelle) über verschieden Elektroden an einen Reaktor anzuschließen. Durch die Verwendung unterschiedlicher Entladungsbedingungen sowie die gezielte Veränderung der Gasentladungsparameter, wie z.B. Plasmadichte und Ionenenergie, beispielsweise durch HF-Leistung und Frequenz, können die plasmagestützten Prozesse beeinflußt werden, was jedoch bei den bekannten technischen Lösungen nur in begrenztem Umfang realisierbar ist.

Ziel der Erfindung:

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine Lösung zu schaffen, die mit geringem, technischem Aufwand eine intensivere Beeinflussung der Gasentladungsparameter gestattet.