DE102016107400A1 - Induktiv gekoppelte Plasmaquelle und Vakuumprozessieranlage - Google Patents

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Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektrisches Schwingkreisnetzwerk einer induktiv gekoppelten Plasmaquelle Folgendes aufweisen: einen elektrischen Leiter (102), welcher eine Hohlraumstruktur aufweist zum Führen von Kühlmittel durch den elektrischen Leiter (102) hindurch; einen ersten Kondensator (104-1), welche mittels zweier Klemmen (104k) derart an den elektrischen Leiter (102) geklemmt ist, dass der erste Kondensator (104-1) und der elektrische Leiter (102) einen ersten elektrischen Schwingkreis bilden; einen zweiten Kondensator (104-2), welche mittels zweier Klemmen (104k) derart an den elektrischen Leiter (102) geklemmt ist, dass der zweite Kondensator (104-2) und der elektrische Leiter (102) einen zweiten elektrischen Schwingkreis bilden, wobei der zweite elektrische Schwingkreis mit dem ersten elektrischen Schwingkreis gekoppelt ist, wobei der erste elektrische Schwingkreis und der zweite elektrische Schwingkreis jeweils genau einen Kondensator (104-1, 104-2) aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle und eine Vakuumprozessieranlage.
  • Herkömmlicherweise wird zum Prozessieren von Substraten oder anderen beliebigen Werkstücken ein Plasma verwendet, was üblicherweise als kaltes Plasma bzw. Niederdruckplasma bezeichnet wird. Ein derartiges Plasma ist beispielsweise nur schwach ionisiert, d.h. der Großteil der Teilchen sind Atome oder Moleküle. Eine Plasmaanregung eines Gases kann mittels elektrischer Energiezufuhr aufrechterhalten werden, wobei es verschiedene Möglichkeiten der Energie-Einkopplung in das Plasma gibt. Das Gas kann beispielsweise mittels elektrischer oder elektromagnetischer Wechsel-Felder (als AC-Anregung bezeichnet) zu einem Plasma angeregt werden, wobei die Anregungsfrequenz aus verfahrenstechnischen Gründen gewählt wird und z.B. 13,56 MHz beträgt, was als RF-(Radiofrequenz)-Anregung bezeichnet wird. Derartige RF-Plasmaentladungen werden herkömmlicherweise im Vakuum durchgeführt, z.B. bei einem Druck von weniger als ungefähr 10 mbar. Alternativ kann ein Gas auch mittels Mikrowellenstrahlung zu einem Plasma angeregt werden. Die physikalische Größe „Ionisationsgrad des Plasmas“ gibt an, wie viele der Atome oder Moleküle im Gas im Vergleich zur Gesamtmenge der Atome oder Moleküle ionisiert sind. Der Ionisationsgrad wird u.a. durch die Art der Plasma-Anregung sowie den Aufbau der jeweils verwendeten Plasmaquelle beeinflusst, wobei typischerweise mittels CCP-Anregung ein Ionisationsgrad bis 1% und mittels ICP-Anregung ein Ionisationsgrad von mehr als 1% erreicht werden kann. Dabei steht der Begriff CCP für ein kapazitives Einkoppeln der elektrischen Leistung in das Plasma (engl. capacitively coupled plasma (CCP)) und der Begriff ICP für ein induktives Einkoppeln der elektrischen Leistung in das Plasma (engl. inductively coupled plasma (ICP)). Bei einer ICP-Anregung wird in dem elektrisch leitfähigen Plasma ein ringförmiges elektrisches Wechselfeld induziert, das die Ladungsträger im Plasma beschleunigt und so das Plasma erzeugt und verstärkt.
  • Die Elektrode (auch als Plasma-Induktor bezeichnet) zum Auskoppeln eines elektromagnetischen Wechselfelds, welches dann in dem Plasma das ringförmige Wechselfeld induzieren kann, erfolgt herkömmlicherweise mittels Ringspulen, welche beispielsweise schraubenförmig, schneckenförmig oder spiralförmig gewickelt sein können.
  • In EP 2 396 804 B1 ist eine Vorrichtung zur großflächigen Plasmabehandlung beschrieben, welche eine leiterförmige Antenne aufweist. Die jeweiligen Abschnitte der leiterförmigen Antenne sind mittels mehrerer Kondensatoren verbunden, so dass eine große Anzahl von Kondensatoren verwendet wird. Die Antenne ist beispielsweise derart aufgebaut, dass eine Vielzahl von elektrischen Zuführungen sowie Kühlmittelzuführungen bereitgestellt werden muss, um die elektrische Versorgung sowie eine effiziente Kühlung zu gewährleisten.
  • Verschiedene Ausführungsformen sind mit dem Ziel entworfen worden, eine Elektrode für eine ICP-Plasmaquelle (auch kurz als ICP-Quelle bezeichnet) bereitzustellen, mittels derer ein großflächiges Substrat (z.B. bei einem plattenförmigen Substrat mit einer zu prozessierenden Oberfläche von mehr als einem Quadratmeter oder bei einem Bandsubstrat mit einer Substratbreite von mehr als einem Meter) in einer Vakuumprozessieranlage prozessiert werden kann. Das Prozessieren des Substrats kann beispielsweise ein Beschichten umfassen, wobei beispielsweise ein so genannter gasförmiger Pre-Cursor verwendet wird (auch als plasmaverstärkte chemische Gasphasenabscheidung, PECVD, bezeichnet), sowie Plasma-Ätzen (z.B. reaktives Plasmaätzen), wobei ein gasförmiges Ätzmittel verwendet wird, und weiteres, z.B. Plasma-Reinigen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein elektrisches Schwingkreisnetzwerk als Elektrode oder Teil einer Elektrode für eine ICP-Plasmaquelle bereitgestellt, wobei diese Elektrode beispielsweise auf einfache Weise gekühlt werden kann und mittels derer ein Plasma großflächig erzeugt werden kann. Bei dem konstruktiven Aufbau der ICP-Plasmaquelle bzw. des Schwingkreisnetzwerkes ist unter anderem berücksichtigt, dass die Plasmaquelle bei möglichst großem Wirkbereich (in dem ein Substrat mittels der Plasmaquelle prozessiert werden kann) mittels einer möglichst geringen Anzahl an Kühlwasseranschlüssen versorgt werden kann, so dass die hierin bereitgestellte ICP-Plasmaquelle kosteneffizient und langzeitstabil in einer Vakuumkammer betrieben werden kann. Ferner ist bei dem konstruktiven Aufbau der ICP-Plasmaquelle bzw. des Schwingkreisnetzwerkes berücksichtigt, dass die Plasmaquelle bei möglichst großem Wirkbereich eine möglichst geringe Anzahl an Kondensatoren aufweist. Ferner ist auch die relative Lage bzw. Ausrichtung der bereitgestellten ICP-Plasmaquelle bezogen auf das zu prozessierende Substrat zu berücksichtigen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektrisches Schwingkreisnetzwerk zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma verwendet werden. Dabei kann der elektrische Schwingkreis zumindest Folgendes aufweisen: einen ersten elektrischen Leiter, welcher eine Hohlraumstruktur aufweist zum Führen von Kühlmittel durch den elektrischen Leiter hindurch; einen ersten Kondensator, welcher mittels zweier Klemmen derart an den ersten elektrischen Leiter geklemmt ist, dass der erste Kondensator und der erste elektrische Leiter einen ersten elektrischen Schwingkreis bilden; ein zweiter Kondensator, welcher mittels zweier Klemmen derart an einen zweiten elektrischen Leiter geklemmt ist, dass der zweite Kondensator und der zweite elektrische Leiter einen zweiten elektrischen Schwingkreis bilden, wobei der zweite elektrische Schwingkreis mit dem ersten elektrischen Schwingkreis galvanisch und induktiv gekoppelt ist, wobei der erste elektrische Schwingkreis und der zweite elektrische Schwingkreis jeweils genau einen Kondensator aufweisen. Bei der galvanischen Kopplung werden vom ersten und zweiten Schwingkreis Abschnitte des elektrischen Leiters gemeinsam benutzt. Beispielsweise kann ein einziger durchgehender elektrischer Leiter verwendet werden, wobei verschiedene Abschnitte dieses Leiters dann die jeweiligen miteinander gekoppelten elektrischen Schwingkreise bilden. Der zweite elektrische Leiter kann ebenfalls eine Hohlraumstruktur aufweisen zum Führen von Kühlmittel durch den elektrischen Leiter hindurch.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektrisches Schwingkreisnetzwerk Folgendes aufweisen: einen elektrischen Leiter; einen ersten Kondensator, welcher mit mindestens einem ersten Abschnitt des elektrischen Leiters mindestens einen ersten elektrischen Schwingkreis bildet; einen zweiten Kondensator, welcher mit mindestens einem zweiten Abschnitt des elektrischen Leiters mindestens einen zweiten elektrischen Schwingkreis bildet, wobei der zweite elektrische Schwingkreis mit dem ersten elektrischen Schwingkreis gekoppelt ist, wobei der erste elektrische Schwingkreis und der zweite elektrische Schwingkreis jeweils genau einen Kondensator aufweisen. Dabei kann der elektrische Leiter eine Hohlraumstruktur aufweisen zum Führen von Kühlmittel durch den elektrischen Leiter hindurch.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter ein Metallrohr aufweisen oder daraus bestehen. Der elektrische Leiter kann beispielsweise ein Hohlleiter aus Metall sein, z.B. kann der elektrische Leiter Kupfer aufweisen oder daraus bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter mehrere längserstreckte Abschnitte aufweisen. Dabei können zumindest zwei der mehreren längserstreckten Abschnitte (z.B. zwei einander benachbarte längserstreckte Abschnitte) in einem Winkel zueinander ausgerichtet sein. Dabei kann der Winkel ungleich 90° sein. Es versteht sich, dass der Winkel ebenfalls ungleich 0° und ungleich 180° ist, welches der parallelen Ausrichtung entspricht. Beispielsweise können zumindest zwei der mehreren längserstreckten Abschnitte in einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 5° bis ungefähr 85° oder in einem Bereich von ungefähr 95° bis ungefähr 175° zueinander ausgerichtet sein. Daraus ergibt sich eine gewinkelte Grundform, welche eine homogene Substratbehandlung ermöglicht. Dabei können die mehreren längserstreckten Abschnitte linear ausgebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter mehrere linear erstreckte Abschnitte aufweisen. Anschaulich kann sich der elektrische Leiter entlang einer Ebene erstrecken und eine Leiterfläche definieren. Dabei definieren die linear erstreckten Abschnitte des elektrischen Leiters die Ausdehnung der Leiterfläche. In dem elektrischen Schwingkreisnetzwerk stellt der Leiter die Induktivität bereit bzw. verschiedene Abschnitte des elektrischen Leiters bilden verschiedene Induktivitäten in dem jeweiligen Schwingkreis des elektrischen Schwingkreisnetzwerks.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können zumindest zwei der linear erstreckten Abschnitte (z.B. zwei einander benachbarte linear erstreckte Abschnitte) des elektrischen Leiters in einem Winkel zueinander ausgerichtet sein, wobei der Winkel in einem Bereich von ungefähr 5° bis ungefähr 85° (z.B. in einem Bereich von ungefähr 10° bis ungefähr 80°) liegt. Ferner kann der Winkel in einem Bereich von ungefähr 95° bis ungefähr 175° (z.B. in einem Bereich von ungefähr 100° bis ungefähr 170°) liegen. Dabei sind die zwei einander benachbarten linear erstreckten Abschnitte in dem elektrischen Schwingkreisnetzwerk auch induktiv miteinander gekoppelt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter mäanderförmig bzw. zick-zack-förmig ausgebildet sein. In dem jeweiligen Schwingkreis des elektrischen Schwingkreisnetzwerks kann der elektrische Leiter V-förmig oder U-förmig ausgebildet sein, wobei genau einen Kondensator die jeweilige V-Form oder U-Form zu einem geschlossenen Kreis schließt.
  • Anschaulich kann der elektrische Leiter mit dem jeweiligen Kondensator in dem jeweiligen Schwingkreis des elektrischen Schwingkreisnetzwerks als Dreieck-Form, Trapez-Form, Parallelogramm-Form oder Rechteck-Form ausgestaltet sein oder werden. Dabei ergeben die mehreren miteinander gekoppelten Schwingkreise des Schwingkreisnetzwerks eine symmetrische Gesamtform, z.B. kann der elektrische Leiter die Gesamtform des Schwingkreisnetzwerks definieren, z.B. in Form eines Rechtecks, Trapezes oder Parallelogramms. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Schwingkreisnetzwerk, d.h. die Elektrode einer induktiv einkoppelnden Plasmaquelle, in eine Richtung längserstreckt sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle (eine ICP-Plasmaquelle) Folgendes aufweisen: mindestens ein elektrisches Schwingkreisnetzwerk, wie es hierin beschrieben ist, zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma.
  • Ferner kann die ICP-Plasmaquelle eine mit dem elektrischen Schwingkreisnetzwerk gekoppelte elektrische Leistungsversorgung aufweisen zum Einspeisen einer Wechselspannung (z.B. RF-Spannung oder HF-Spannung) in das elektrische Schwingkreisnetzwerk.
  • Ferner kann die ICP-Plasmaquelle eine Kühlmittelversorgung aufweisen zum Führen von Kühlmittel durch die Hohlraumstruktur des elektrischen Leiters hindurch. Dabei kann die Kühlung mehrerer Schwingkreise des Schwingkreisnetzwerks mittels eines gemeinsamen Kühlmittelflusses erfolgen. Somit kann die notwendige Anzahl an Kühlmittelversorgungsanschlüssen zum Zuführen von Kühlmittel in den elektrischen Leiter und zum Abführen von Kühlmittel aus dem elektrischen Leiter minimiert sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumprozessieranlage Folgendes aufweisen: mindestens eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle, wie sie hierin beschrieben ist, zum Prozessieren (z.B. Beschichten, Ätzen, Reinigen, etc.) eines Substrats innerhalb eines Prozessierbereichs der Vakuumprozessieranlage.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein entsprechend geformtes Kupferrohr mittels jeweils nur eines Kondensators in mehrere miteinander gekoppelte Schwingkreise unterteilt sein oder werden, wobei die mehreren miteinander gekoppelten Schwingkreise ein elektromagnetisch schwingfähiges Gesamtsystem (als Schwingkreisnetzwerk bezeichnet) bilden.
  • Im Sinne der Kirchhoffschen Regeln, nämlich Knotenpunktsatz und Maschensatz, welche im Rahmen der elektrischen Schaltungstechnik zur Beschreibung eines Netzwerks verwendet werden können, kann jede Masche des hierin beschriebenen Schwingkreisnetzwerks genau einen Kondensator aufweisen. Gemäß dem Knotenpunktsatz ist in einem Knotenpunkt eines elektrischen Netzwerkes die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme. Gemäß dem Maschensatz addieren sich alle Teilspannungen eines Umlaufs bzw. einer Masche in einem elektrischen Netzwerk zu null. Es wird angenommen, dass die Kirchhoffschen Regeln im Wesentlichen auch auf zeitabhängige Spannungen und Ströme angewendet werden können. Zumindest eignen sich Knoten und Maschen im Rahmen der elektrischen Schaltungstechnik zum Beschreiben des Schwingkreisnetzwerks.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein elektrisches Schwingkreisnetzwerk bereitgestellt zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma, wobei das elektrische Schwingkreisnetzwerk zumindest Folgendes aufweisen kann: mehrere miteinander gekoppelte Grundzellen, wobei jede der Grundzellen mehrere Knoten aufweist, wobei die mehreren Knoten der jeweiligen Grundzelle derart miteinander verschaltet sind, dass sie im Sinne der Kirchhoffschen Regeln die kleinstmögliche Masche dieses Schwingkreisnetzwerkes bilden, wobei in einer Grundzelle ein erster Knoten und mindestens ein zweiter Knoten mittels einer ersten Induktivität, ein zweiter und ein dritter Knoten mindestens mittels einer zweiten Induktivität verbunden sind, und wobei der erste Knoten mit dem dritten Knoten mittels eines Kondensators verbunden ist, und wobei in jeder der Grundzellen nur ein Kondensator verschaltet ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können dabei zwei Grundzellen an den entsprechenden Knoten zu einem Netzwerk verbunden sein, so dass eine Induktivität aus einer ersten Grundzelle in der benachbarten zweiten Grundzelle eingebunden ist. Jede Grundzelle enthält nur einen Kondensator, und jeder Kondensator ist nur in eine Grundzelle eingebunden. Alternativ kann genau ein Kondensator in zwei benachbarte Grundzellen eingebunden sein.
  • Anschaulich werden je zwei Knoten einer Masche auf einem ersten Zweig nur mittels eines Kondensators verbunden und auf einem zweiten Zweig nur mittels einer Induktivität. Dabei versteht sich, dass bei einer derartigen Betrachtung jeweils parasitäre Effekte (welche z.B. mindestens zwei Größenordnungen unterhalb der jeweils in der Schaltung verwendeten Eigenschaften liegen) bezüglich Kapazitäten und Induktivitäten vernachlässigt werden. Als Kondensator wird genau ein Kondensator oder genau eine Kondensator-Anordnung mit mehreren Kondensatoren (als funktionelle Einheit) verwendet. Die funktionelle Einheit des Kondensators in dem Schwingkreisnetzwerk wird auch als Kondensator-Bauelement bezeichnet. Als Induktivität fungieren jeweils entsprechende Abschnitte des elektrischen Leiters. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in jeder Masche des Schwingkreisnetzwerks nur jeweils ein Kondensator eingebunden sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich der elektrische Leiter nur in einer Ebene strecken, und eine Fläche von mehr als 1 m2 einschließen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektrisches Schwingkreisnetzwerk zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma Folgendes aufweisen: einen mäanderförmigen elektrischen Leiter; und mehrere Kondensatoren, welche mit dem mäanderförmigen elektrischen Leiter mehrere miteinander gekoppelte Grundzellen bilden, wobei jeweils nur ein Kondensator in jeder der Grundzellen eingebunden ist. Der mäanderförmige elektrische Leiter kann aus mehreren miteinander verbundenen linear erstreckten Abschnitten gebildet sein oder werden. Beispielsweise kann ein entsprechend geformtes durchgängiges Kupferrohr oder ein entsprechend geformter durchgängiger Kupferkanal verwendet werden.
  • Ferner kann jede der Grundzellen in Form eines Rechteckes, Parallelogramms, Dreiecks oder Trapezes ausgestaltet sein. Dabei kann die Grundzelle eine Grundmasche (d.h. die jeweils kleinste Masche mit der geringsten Anzahl an Knoten) im Sinne der Kirchhoffschen Regeln bilden.
  • Ferner kann genau ein Kondensator zwei einander benachbarten Grundmaschen zugeordnet sein, d.h. jeweils zwei einander benachbarte Grundmaschen können sich einen gemeinsamen Kondensator teilen.
  • Ferner kann jeder Grundmasche genau ein separater Kondensator zugeordnet sein, d.h. jede Grundmasche hat einen separaten, nur dieser Grundmasche zugeordneten, Kondensator. Dabei benutzen benachbarte Grundmaschen die auf der Grenze liegende Induktivität gemeinsam.
  • Ferner kann der mäanderförmige elektrische Leiter mindestens eine Hohlraumstruktur aufweisen zum Führen von Kühlmittel durch den elektrischen Leiter hindurch. Im Sinne eines mäanderförmigen elektrischen Leiters kann auch ein zick-zack-förmiger elektrischer Leiter verwendet werden. Prinzipiell weist der mäanderförmige elektrische Leiter Abschnitte auf, welche aufgrund der mäanderform miteinander induktiv gekoppelt sind.
  • Anschaulich kann der elektrische Leiter derart ausgestaltet sein, dass mehrere der linear erstreckten Abschnitte des elektrischen Leiters mittels Kühlwasser nacheinander durchflossen werden, so dass mehrere Grundzellen mittels eines gemeinsamen Kühlmittelkreises gekühlt werden können.
  • Ferner kann die ICP-Plasmaquelle eine Gaszuführung zum Bereitstellen eines anzuregenden Gases aufweisen. Ferner oder alternativ kann die Prozessieranlage eine Gaszuführung zum Bereitstellen eines anzuregenden Gases aufweisen, z.B. zum Zuführen eines Gases in den Prozessierbereich, wobei die ICP-Plasmaquelle dazu verwendet wird, dass zugeführte Gas in dem Prozessierbereich zu einem Plasma anzuregen und einen Induktionsstrom (d.h. einen Ringstrom) in das angeregte Plasma zu induzieren.
  • Dabei kann zwischen der Elektrode (d.h. dem Schwingkreisnetzwerk) der ICP-Plasmaquelle und dem Prozessierbereich ein plattenförmiges Element bereitgestellt sein, z.B. kann eine Glasplatte verwendet werden, um die Prozessierbereich von der Elektrode zu separieren.
  • Auf der dem Prozess abgewandten Seite der Glasscheibe kann zwischen den Bauelementen der ICP-Plasmaquelle und auf der Rückseite der ICP-Plasmaquelle ein elektrisch isolierender Feststoff, z.B. Al2O3 oder Glaskiesel, eingebracht sein. Die vom Prozessierbereich abgewandte Seite der ICP-Plasmaquelle kann mit einer metallischen Abschirmung versehen sein, um unerwünschte Plasmen auf der Rückseite zu unterdrücken.
  • Ferner kann eine Transportvorrichtung zum Transportieren bzw. Positionieren des Substrats in dem Prozessierbereich der Prozessieranlage verwendet werden. Dabei kann die Transportvorrichtung eine Transportfläche definieren sowie eine Transportrichtung, entlang derer das Substrat während des Prozessierens transportiert wird. Mittels der ICP-Plasmaquelle kann ein längserstreckter Plasmabereich bereitgestellt werden, z.B. indem eine entsprechend längserstrecke Elektrode bzw. ein längserstrecktes Schwingkreisnetzwerk verwendet wird. Dabei kann die ICP-Plasmaquelle derart relativ zu der Transportvorrichtung angeordnet sein, dass die Richtung, in welche der Plasmabereich der ICP-Plasmaquelle längserstreckt ist, in einem Winkel zur Transportrichtung gerichtet ist, z.B. in einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 85° bis ungefähr 95° oder alternativ in einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 20° bis ungefähr 70°. Dies ermöglicht beispielsweise eine homogene Plasmabehandlung der Substratoberfläche eines mittels der Transportvorrichtung transportierten Substrats. Anschaulich kann die Asymmetrie der Plasmaentladung geometrisch ausgeglichen sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle eine Elektrode aufweisen zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma, wobei die Elektrode folgendes aufweisen kann: einen (z.B. durchgehend zusammenhängenden) elektrischen Leiter, welcher eine Hohlraumstruktur aufweist zum Führen von Kühlmittel durch den (z.B. gesamten) elektrischen Leiter hindurch; ein erstes Kondensator-Bauteil, welches mittels zweier Klemmen derart an den elektrischen Leiter geklemmt ist, dass das erste Kondensator-Bauteil und der elektrische Leiter einen ersten elektrischen Schwingkreis bilden; ein zweites Kondensator-Bauteil, welches mittels zweier Klemmen derart an den elektrischen Leiter geklemmt ist, dass das zweite Kondensator-Bauteil und der elektrische Leiter einen zweiten elektrischen Schwingkreis bilden, wobei der zweite elektrische Schwingkreis mit dem ersten elektrischen Schwingkreis gekoppelt ist, wobei der erste elektrische Schwingkreis und der zweite elektrische Schwingkreis jeweils genau ein (d.h. nur das jeweils eine) Kondensator-Bauteil aufweisen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1A bis 1E verschiedene Ausgestaltungen einer Grundzelle eines elektrischen Schwingkreisnetzwerks in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 2A und 2B jeweils zwei bzw. mehrere miteinander gekoppelte Grundzellen eines elektrischen Schwingkreisnetzwerks in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 3A und 3B jeweils zwei bzw. mehrere miteinander gekoppelte Grundzellen eines elektrischen Schwingkreisnetzwerks in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 4A und 4B jeweils zwei bzw. mehrere miteinander gekoppelte Grundzellen eines elektrischen Schwingkreisnetzwerks in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 5A und 5B jeweils zwei bzw. mehrere miteinander gekoppelte Grundzellen eines elektrischen Schwingkreisnetzwerks in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 6A und 6B jeweils zwei bzw. mehrere miteinander gekoppelte Grundzellen eines elektrischen Schwingkreisnetzwerks in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 7A und 7B jeweils zwei bzw. mehrere miteinander gekoppelte Grundzellen eines elektrischen Schwingkreisnetzwerks in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 8 und 9 jeweils mehrere miteinander gekoppelte Grundzellen eines elektrischen Schwingkreisnetzwerks in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 10 eine Elektrode einer induktiv gekoppelten Plasmaquelle, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 11 ein elektrisches Schwingkreisnetzwerk in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
  • 12 eine Vakuumprozessieranlage mit einer induktiv gekoppelten Plasmaquelle in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa "oben", "unten", "vorne", "hinten", "vorderes", "hinteres", usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden" und "angeschlossen" beispielsweise verwendet zum Beschreiben einer direkten galvanischen Verbindung von zwei Anschlüssen in einem Knoten. Der Begriff „gekoppelt“ steht beispielsweise für die Wechselwirkung von stromdurchflossenen Leitern über das Magnetfeld oder die gemeinsame Verwendung von Bauteilen in zwei Schwingkreisen. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein System von miteinander gekoppelten elektrischen Schwingkreisen beschrieben, wobei das System in dessen Gesamtheit schwingfähig verbleibt bzw. ist. Jeder der Schwingkreise weist eine resonanzfähige elektrische Schaltung aus mindestens einer Spule (mit einer Induktivität L) und einem Kondensator (mit einer Kapazität C) auf, wobei die Induktivität und die Kapazität derart gewählt werden, dass jeder der Schwingkreise bzw. dass das Gesamtsystem aller miteinander gekoppelten Schwingkreise elektrische Schwingungen ausführen kann, deren Resonanzfrequenz in der Nähe der Frequenz der RF-Plasmastromversorgung liegt. Bei derartigen LC-Schwingkreisen bzw. einem derartigen schwingfähigen System wird Energie zwischen dem magnetischen Feld der mindestens einen Spule und dem elektrischen Feld des Kondensators periodisch ausgetauscht. Die daraus resultierenden Wechselströme durch Spulen und Kondensatoren erzeugen ein Magnetfeld, das dazu benutzt werden kann, ein Plasma zu erzeugen. Anschaulich kann eine Elektrode einer Plasmaquelle als schwingfähiges System ausgestaltet sein, anschaulich als Antenne, wobei im Betrieb der Plasmaquelle dann Energie mittels der Elektrode in das brennende, und somit elektrisch leitfähige, Plasma eingekoppelt werden kann. Zum Anregen des schwingfähigen Systems kann beispielsweise eine Wechselspannung an die Elektrode angelegt sein oder werden.
  • Ein derartiges schwingfähiges System (hierin als Schwingkreisnetzwerk bezeichnet) kann mittels herkömmlicher Netzwerkmodelle und/oder im Rahmen der Feldtheorie beschrieben bzw. modelliert werden. Die physikalischen Eigenschaften des schwingfähigen Systems können beispielsweise mittels Eigenschaften und Parametern einzelner Bauelemente (z.B. ideale Widerstände, Kondensatoren, Spulen) modelliert werden, wobei die Kirchhoffschen Regeln (d.h. die Maschenregel und die Knotenregel) Anwendung finden. Dabei kann die Modellierung als Näherungslösung verstanden werden, wobei dennoch verlässliche Aussagen über das physikalische Verhalten des schwingfähigen Systems getroffen werden können.
  • In den 1A bis 1E sind verschiedene Ausgestaltungen einer Grundzelle eines elektrischen Schwingkreisnetzwerks in einer schematischen Ansicht veranschaulicht. Die Grundzelle kann als kleinste Masche des Netzwerkes im Sinne der Kirchhoffschen Regeln identifiziert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist jede der hierin beschriebenen Grundzellen jeweils nur genau einen Kondensator 104 auf. Dies ermöglicht einen effizienten Aufbau des schwingfähigen Systems unter Verwendung möglichst weniger Bauteile. Ferner weist jede Grundzelle mindestens zwei Leitersegmente als Induktivitäten auf. Es versteht sich, dass die Bauteile auch einen ohmschen Widerstand aufweisen.
  • Die Gesamt-Induktivität der jeweiligen Grundzelle kann von zwei miteinander gekoppelten elektrischen Leitern 102a, 102b, drei miteinander gekoppelten elektrischen Leitern 102a, 102b, 102c oder mehr als drei miteinander gekoppelten elektrischen Leitern gebildet sein oder werden. Dabei weist jeder der elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c eine Induktivität auf. Die miteinander gekoppelten elektrischen Leiter sind auch galvanisch miteinander verbunden. In analoger Weise kann die Gesamt-Induktivität von zwei Abschnitten 102a, 102b eines elektrischen Leiters 102, drei Abschnitten 102a, 102b, 102c eines elektrischen Leiters 102 oder mehr als drei miteinander gekoppelten Abschnitten eines elektrischen Leiters gebildet sein oder werden. Dabei weist jeder der Abschnitte 102a, 102b, 102c des elektrischen Leiters 102 eine Induktivität auf.
  • Der jeweilige Kondensator 104, welcher beispielsweise mittels eines einzelnen Kondensators oder einer Kondensatoranordnung (z.B. einer Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung mehrerer Kondensatoren) bereitgestellt sein kann oder werden kann, kann beispielsweise mittels zweier Klemmen 104k an die miteinander verbundenen elektrischen Leiter 102a, 102b oder 102a, 102b, 102c geklemmt sein oder werden. Der jeweilige Kondensator 104 kann beispielsweise derart mit den elektrischen Leitern (d.h. der Induktivität) verbunden sein oder werden, dass die Grundzelle einen elektrischen Schwingkreis bildet.
  • Der hierin verwendete Begriff des Kondensator-Bauelements umfasst eine funktionelle Einheit, welche im Wesentlichen als Kondensator fungiert, wobei das jeweilige Kondensator-Bauelement mittels eines einzelnen Kondensators oder einer Kondensatoranordnung (z.B. einer Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung mehrerer Kondensatoren) bereitgestellt sein kann oder werden kann. Das Kondensator-Bauelement kann beispielsweise mittels zweier Klemmen in das Schwingkreisnetzwerks eingebunden sein oder werden.
  • In 1A ist ein erster Grundzellen-Typ 100a veranschaulicht, wobei zwei elektrische Leiter 102a, 102b miteinander verbunden und magnetisch gekoppelt sind und wobei die zwei elektrischen Leiter 102a, 102b mittels eines Kondensators 104 zu einer Grundzelle verbunden sind. Dabei weist die Grundzelle (d.h. die Masche) einen ersten Knoten 101a, einen zweiten Knoten 101b und einen dritten Knoten 101c auf. Der Zweig zwischen dem ersten Knoten 101a und dem dritten Knoten 101c wird durch den Kondensator 104 gebildet. Ferner befindet sich zwischen dem ersten Knoten 101a und dem zweiten Knoten 101b sowie zwischen dem zweiten Knoten 101b und dem dritten Knoten 101c jeweils eine Induktivität, so dass diese drei Bauteile den elektrischen Schwingkreis bilden. Außerdem erzeugen die als Induktivitäten verwendeten elektrischen Leiter ein Magnetfeld, dass die Induktivitäten miteinander koppelt.
  • Wie in 1A veranschaulicht ist, können ein erster Knoten 101a und ein dritter Knoten 101c der Masche 100a auf einem ersten Zweig mittels genau einem Kondensator 104 miteinander verschaltet sein oder werden und auf einem zweiten Zweig mittels einer Induktivität miteinander verschaltet sein oder werden. Dabei kann die Masche 100a nur aus diesen beiden Zweigen bestehen.
  • Die Induktivität kann zwei miteinander verbundene elektrische Leiter 102a, 102b aufweisen oder daraus bestehen. In analoger Weise können die zwei miteinander verbundenen elektrischen Leiter 102a, 102b auch jeweils Abschnitte eines gemeinsamen elektrischen Leiters 102 sein.
  • Jeder der elektrischen Leiter 102a, 102b bzw. jeder der Leiterabschnitte 102a, 102b kann eine elektrische Induktivität in einem Bereich von ungefähr 0,01 µH bis ungefähr 10,0 µH, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,1 µH bis ungefähr 1,0 µH, aufweisen. Die beiden miteinander gekoppelten elektrischen Leiter 102a, 102b bzw. der elektrische Leiter 102 können eine elektrische Gesamt-Induktivität in einem Bereich von ungefähr 0,02 µH bis ungefähr 20,0 µH, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,2 µH bis ungefähr 2,0 µH, aufweisen.
  • Der Kondensator 104 bzw. das Kondensator-Bauelement 104 kann mittels zweier Klemmen 104k in der Grundzelle verschaltet sein und eine elektrische Kapazität in einem Bereich von ungefähr 1 pF bis ungefähr 2000 pF aufweisen.
  • In 1B ist ein zweiter Grundzellen-Typ 100b veranschaulicht, wobei drei elektrische Leiter 102a, 102b, 102c miteinander elektrisch verbunden sind und wobei die drei elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c mittels eines Kondensators 104 zu einer Grundzelle verschaltet sind. Dabei weist die Grundzelle (d.h. die Masche) einen ersten Knoten 101a, einen zweiten Knoten 101b, einen dritten Knoten 101c sowie einen weiteren Knoten 101d auf. In analoger Weise kann die Grundzelle des zweiten Grundzellen-Typs 100b auch mehrere weitere Knoten aufweisen.
  • In analoger Weise, wie bezüglich des in 1A veranschaulichten ersten Grundzellentyps 100a beschrieben ist, sind der erste Knoten 101a und der dritte Knoten 101c mittels des Kondensators 104 verbunden. Ferner sind der erste Knoten 101a und der dritte Knoten 101c über den zweiten Knoten 101b und den mindestens einen weiteren Knoten 101d mittels der elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c verbunden. Die elektrischen Leiter 102a und 102b sind infolge der mechanischen Anordnung induktiv miteinander gekoppelt.
  • Wie in 1B veranschaulicht ist, können ein erster Knoten 101a und ein dritter Knoten 101c der Masche 100a auf einem ersten Zweig mittels genau einem Kondensator 104 miteinander verschaltet sein oder werden und auf einem zweiten Zweig mittels einer Induktivität miteinander verschaltet sein oder werden. Dabei kann die Masche 100a nur aus diesen beiden Zweigen bestehen.
  • Die Induktivität kann drei oder mehr als drei miteinander gekoppelte elektrische Leiter 102a, 102b, 102c aufweisen oder daraus bestehen. In analoger Weise können die drei miteinander gekoppelten elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c auch jeweils Abschnitte eines gemeinsamen elektrischen Leiters 102 sein.
  • Jeder der elektrischen Leiter 102a, 102b bzw. jeder der Leiterabschnitte 102a, 102b kann eine elektrische Induktivität in einem Bereich von ungefähr 0,01 µH bis ungefähr 10,0 µH, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,1 µH bis ungefähr 1,0 µH, aufweisen. Die drei oder mehr als drei miteinander gekoppelten elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c bzw. der elektrische Leiter 102 können eine elektrische Gesamt-Induktivität in einem Bereich von ungefähr 0,02 µH bis ungefähr 20,0 µH, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,2 µH bis ungefähr 2,0 µH, aufweisen. Der Kondensator 104 bzw. das Kondensator-Bauelement 104 kann mittels zweier Klemmen 104k in der Grundzelle verschaltet sein und eine elektrische Kapazität in einem Bereich von ungefähr 1 pF bis ungefähr 2000 pF aufweisen.
  • In 1C ist ein dritter Grundzellen-Typ 100c veranschaulicht, wobei drei elektrische Leiter 102a, 102b, 102c miteinander verbunden sind und wobei die drei elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c mittels eines Kondensators 104 zu einer Grundzelle verschaltet sind. Dabei weist die Grundzelle (d.h. die Masche) einen ersten Knoten 101a, einen zweiten Knoten 101b, einen dritten Knoten 101c sowie einen weiteren Knoten 101d auf. In analoger Weise kann die Grundzelle des dritten Grundzellen-Typs 100c auch mehrere weitere Knoten aufweisen. Abweichend zu 1B bestehen zwischen den elektrischen Leitern 102a, 102b, 102c keine rechten Winkel.
  • In analoger Weise, wie bezüglich des in 1B veranschaulichten zweiten Grundzellentyps 100b beschrieben ist, sind der erste Knoten 101a und der dritte Knoten 101c mittels des Kondensators 104 bzw. das Kondensator-Bauelements 104 verbunden. Ferner sind der erste Knoten 101a und der dritte Knoten 101c über den zweiten Knoten 101b und den mindestens einen weiteren Knoten 101d mittels der elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c verbunden. Die elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c sind infolge der mechanischen Anordnung induktiv miteinander gekoppelt. Da die elektrischen Leiter ein Parallelogramm bilden, sind auch die elektrischen Leiter 102a und 102c bzw. 102b und 102c anteilig entsprechend der Winkel des Parallelogramms induktiv gekoppelt.
  • Wie in 1C veranschaulicht ist, können ein erster Knoten 101a und ein dritter Knoten 101c der Masche 100c auf einem ersten Zweig mittels genau eines Kondensators 104 bzw. genau eines Kondensator-Bauelements 104 miteinander verschaltet sein oder werden und auf einem zweiten Zweig mittels einer Induktivität miteinander verschaltet sein oder werden. Dabei kann die Masche 100c nur aus diesen beiden Zweigen bestehen. Die Induktivität kann drei oder mehr als drei miteinander gekoppelte elektrische Leiter 102a, 102b, 102c aufweisen oder daraus bestehen.
  • In analoger Weise können die drei miteinander gekoppelten elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c auch jeweils Abschnitte eines gemeinsamen elektrischen Leiters 102 sein.
  • In 1D ist ein vierter Grundzellen-Typ 100d veranschaulicht, wobei drei elektrische Leiter 102a, 102b, 102c miteinander verbunden sind und wobei die drei elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c mittels eines Kondensators 104 bzw. eines Kondensator-Bauelements 104 zu einer Grundzelle verschaltet sind. Dabei weist die Grundzelle (d.h. die Masche) einen ersten Knoten 101a, einen zweiten Knoten 101b, einen dritten Knoten 101c sowie einen weiteren Knoten 101d auf. In analoger Weise kann die Grundzelle des vierten Grundzellen-Typs 100d auch weitere Knoten aufweisen.
  • In analoger Weise, wie bezüglich des in 1B und 1C veranschaulichten Grundzellentypen 100b, 100c beschrieben ist, sind der erste Knoten 101a und der dritte Knoten 101c mittels des Kondensators 104 bzw. des Kondensator-Bauelements 104 direkt miteinander kapazitiv gekoppelt. Ferner sind der erste Knoten 101a und der dritte Knoten 101c über den zweiten Knoten 101b und den mindestens einen weiteren Knoten 101d, d.h. mittels der elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c, verbunden.
  • Wie in 1D veranschaulicht ist, können ein erster Knoten 101a und ein dritter Knoten 101c der Masche 100d auf einem ersten Zweig mittels genau eines Kondensators 104 bzw. genau eines Kondensator-Bauelements 104 miteinander verschaltet sein oder werden und auf einem zweiten Zweig mittels einer Induktivität miteinander verschaltet sein oder werden. Dabei kann die Masche 100d nur aus diesen beiden Zweigen bestehen. Die Induktivität kann drei oder mehr als drei miteinander gekoppelte elektrische Leiter 102a, 102b, 102c aufweisen oder daraus bestehen.
  • In analoger Weise können die drei miteinander gekoppelten elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c auch jeweils Abschnitte eines gemeinsamen elektrischen Leiters 102 sein.
  • In 1E ist ein fünfter Grundzellen-Typ 100e veranschaulicht, wobei drei elektrische Leiter 102a, 102b, 102c miteinander verbunden sind und wobei die drei elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c mittels eines Kondensators 104 zu einer Grundzelle verschaltet sind. Dabei weist die Grundzelle (d.h. die Masche) einen ersten Knoten 101a, einen zweiten Knoten 101b, einen dritten Knoten 101c sowie einen weiteren Knoten 101d auf. In analoger Weise kann die Grundzelle des fünften Grundzellen-Typs 100e auch weitere Knoten aufweisen.
  • In analoger Weise, wie bezüglich des in 1B bis 1D veranschaulichten Grundzellentypen 100b, 100c, 100d beschrieben ist, sind der erste Knoten 101a und der dritte Knoten 101c mittels des Kondensators 104 bzw. des Kondensator-Bauelements 104 direkt miteinander kapazitiv gekoppelt. Ferner sind der erste Knoten 101a und der dritte Knoten 101c über den zweiten Knoten 101b und den mindestens einen weiteren Knoten 101d, d.h. mittels der elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c verbunden und induktiv miteinander gekoppelt.
  • Wie in 1E veranschaulicht ist, können ein erster Knoten 101a und ein dritter Knoten 101c der Masche 100e auf einem ersten Zweig mittels genau eines Kondensators 104 bzw. genau eines Kondensator-Bauelements 104 miteinander verschaltet sein oder werden und auf einem zweiten Zweig mittels einer Induktivität miteinander verschaltet sein oder werden. Dabei kann die Masche 100e nur aus diesen beiden Zweigen bestehen. Die Induktivität kann drei oder mehr als drei miteinander gekoppelte elektrische Leiter 102a, 102b, 102c aufweisen oder daraus bestehen.
  • In analoger Weise können die drei miteinander gekoppelten elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c auch jeweils Abschnitte eines gemeinsamen elektrischen Leiters 102 sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die jeweils miteinander elektrisch leitend verbundenen elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c (oder in analoger Weise der gemeinsame elektrische Leiter 102) der Grundzelle eine Hohlraumstruktur aufweisen, so dass innerhalb der elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c Kühlmittel geführt werden kann. Anschaulich kann jeder der elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c mittels mindestens eines Kupferrohrs bereitgestellt sein oder werden, wobei innerhalb des Kupferrohrs Kühlmittel geführt werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektrischer Leiter 102, z.B. ein Kupferrohr, derart geformt, z.B. gebogen, sein oder werden, dass dieses die jeweils in die Figuren dargestellten elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c bildet.
  • Die geometrische Form der in den 1A bis 1E dargestellten Grundzellen-Typen 100a, 100b, 100c, 100d, 100e kann derart gewählt sein oder werden, dass mehrere Grundzellen des gleichen Grundzellen-Typs oder mehrere Grundzellen verschiedener Grundzellen-Typen miteinander zu einem schwingfähigen System gekoppelt werden können. Die geometrische Form der Grundzellen kann sich beispielsweise aus der Anordnung und Ausgestaltung (z.B. die periodische Fortsetzung in der Ebene) der elektrischen Leiter 102a, 102b, 102c definieren. Dabei weist die in 1A dargestellte Grundzelle des ersten Grundzellen-Typs 100a im Wesentlichen eine dreieckige Form auf. Die in 1B bis 1E dargestellten Grundzellen des zweiten bis fünften Grundzellen-Typs 100b, 100c, 100d, 100e weisen im Wesentlichen eine viereckige Form auf, z.B. die in 1B dargestellte Grundzelle des zweiten Grundzellen-Typs 100b eine rechteckige Form, die in 1C dargestellte Grundzelle des dritten Grundzellen-Typs 100c die Form eines Parallelogramms, die in 1D oder 1E dargestellte Grundzelle des vierten Grundzellen-Typs 100d bzw. des fünften Grundzellen-Typs 100e die Form eines Trapezes.
  • Die Grundzelle der verschiedenen Grundzellen-Typen bildet jeweils einen elektrischen Schwingkreis, wobei der elektrische Schwingkreis einen elektrischen Leiter aufweist, welcher eine Hohlraumstruktur aufweist zum Führen von Kühlmittel durch den elektrischen Leiter hindurch, sowie genau einen Kondensator, welche mittels zweier Klemmen entsprechend an den elektrischen Leiter geklemmt ist.
  • Dabei kann der elektrische Leiter 102 mehrere linear erstreckte Abschnitte 102a, 102b, 102c aufweisen, wobei zumindest zwei der mehreren linear erstreckten Abschnitte in einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 10° bis ungefähr 80° zueinander ausgerichtet sind.
  • Im Folgenden werden verschiedene Schwingkreisnetzwerke 200 veranschaulicht, welche aus mehreren der hierin beschrieben Grundzellen aufgebaut sind. Es versteht sich, dass sich in analoger Weise weitere Ausgestaltungen des Schwingkreisnetzwerks 200 ergeben können.
  • 2A veranschaulicht ein Schwingkreisnetzwerk 200 zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma in einer schematischen Ansicht. Anschaulich weist das Schwingkreisnetzwerk 200 zwei oder, wie in 2B in analoger Weise dargestellt ist, mehrere der vorangehend beschriebenen Grundzellen des ersten Grundzellen-Typs 100a auf.
  • Das elektrische Schwingkreisnetzwerk 200 kann Folgendes aufweisen: einen elektrischen Leiter 102 (oder in analoger Weise mehrere miteinander elektrisch verbundene Leiter); einen ersten Kondensator 104-1, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der erste Kondensator 104-1 und der elektrische Leiter 102 einen ersten elektrischen Schwingkreis 100a-1 bilden; einen zweiten Kondensator 104-2, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der zweite Kondensator 104-2 und der elektrische Leiter 102 einen zweiten elektrischen Schwingkreis 100a-2 bilden, wobei der zweite elektrische Schwingkreis 100a-2 mit dem ersten elektrischen Schwingkreis 100a-1 gekoppelt ist, wobei der erste elektrische Schwingkreis 100a-1 und der zweite elektrische Schwingkreis 100a-2 jeweils genau einen Kondensator 104-1 bzw. 104-2 aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter 102 mehrere linear erstreckte Abschnitte 102a, 102b aufweisen, wobei ein linear erstreckter Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 Teil beider Grundzellen 100a-1, 100a-2 ist. Anschaulich sind die beiden Grundzellen 100a-1, 100a-2 oder jeweils zwei benachbarte Grundzellen 100b dadurch miteinander zu dem elektrischen Schwingkreisnetzwerk 200 gekoppelt, dass ein (z.B. linear erstreckter) Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 funktioneller Bestandteil zweier benachbarter Grundzellen 100a-1, 100a-2 (anschaulich jeweils genau zweier Maschen) ist.
  • Wie in 2A und 2B veranschaulicht ist, kann der elektrische Leiter 102 zick-zack-förmig ausgestaltet sein. Dabei kann der elektrische Leiter 102 derart ausgestaltet sein oder werden, dass dieser durchgängig mit Kühlmittel durchflossen werden kann.
  • 3A veranschaulicht ein Schwingkreisnetzwerk 200 zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma in einer schematischen Ansicht. Anschaulich weist das Schwingkreisnetzwerk 200 zwei oder, wie in 3B in analoger Weise dargestellt ist, mehrere der vorangehend beschriebenen Grundzellen des zweiten Grundzellen-Typs 100b auf.
  • Das elektrische Schwingkreisnetzwerk 200 kann beispielsweise Folgendes aufweisen: einen elektrischen Leiter 102 (oder in analoger Weise mehrere miteinander verbundene elektrische Leiter); einen ersten Kondensator 104-1, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der erste Kondensator 104-1 und der elektrische Leiter 102 einen ersten elektrischen Schwingkreis 100b-1 bilden; einen zweiten Kondensator 104-2, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der zweite Kondensator 104-2 und der elektrische Leiter 102 einen zweiten elektrischen Schwingkreis 100b-2 bilden, wobei der zweite elektrische Schwingkreis 100b-2 mit dem ersten elektrischen Schwingkreis 100a-b gekoppelt ist, wobei der erste elektrische Schwingkreis 100b-1 und der zweite elektrische Schwingkreis 100b-2 jeweils genau einen Kondensator 104-1 bzw. 104-2 aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter 102 mehrere linear erstreckte Abschnitte 102a, 102b, 102c aufweisen, wobei ein linear erstreckter Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 Teil beider Grundzellen 100b-1, 100b-2 ist. Anschaulich sind die beiden Grundzellen 100b-1, 100b-2 oder jeweils zwei benachbarte Grundzellen 100b dadurch miteinander zu dem elektrischen Schwingkreisnetzwerk 200 gekoppelt, dass ein (z.B. linear erstreckter) Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 funktioneller Bestandteil zweier Grundzellen 100b-1, 100b-2 (anschaulich jeweils genau zweier Maschen) ist.
  • 4A veranschaulicht ein Schwingkreisnetzwerk 200 zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma in einer schematischen Ansicht. Anschaulich weist das Schwingkreisnetzwerk 200 zwei oder, wie in 4B in analoger Weise dargestellt ist, mehrere der vorangehend beschriebenen Grundzellen des dritten Grundzellen-Typs 100c auf.
  • Das elektrische Schwingkreisnetzwerk 200 kann beispielsweise Folgendes aufweisen: einen elektrischen Leiter 102 (oder in analoger Weise mehrere miteinander elektrisch verbundene Leiter); einen ersten Kondensator 104-1, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der erste Kondensator 104-1 und der elektrische Leiter 102 einen ersten elektrischen Schwingkreis 100c-1 bilden; einen zweiten Kondensator 104-2, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der zweite Kondensator 104-2 und der elektrische Leiter 102 einen zweiten elektrischen Schwingkreis 100c-2 bilden, wobei der zweite elektrische Schwingkreis 100c-2 mit dem ersten elektrischen Schwingkreis 100c-1 gekoppelt ist, wobei der erste elektrische Schwingkreis 100c-1 und der zweite elektrische Schwingkreis 100c-2 jeweils genau einen Kondensator 104-1 bzw. 104-2 aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter 102 mehrere linear erstreckte Abschnitte 102a, 102b, 102c aufweisen, wobei ein linear erstreckter Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 Teil beider Grundzellen 100c-1, 100c-2 ist. Anschaulich sind die beiden Grundzellen 100c-1, 100c-2 oder jeweils zwei benachbarte Grundzellen 100c dadurch miteinander zu dem elektrischen Schwingkreisnetzwerk 200 gekoppelt, dass ein (z.B. linear erstreckter) Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 funktioneller Bestandteil zweier Grundzellen 100c-1, 100c-2 (anschaulich jeweils genau zweier Maschen) ist.
  • Das jeweils in 3A bis 4B veranschaulichte Schwingkreisnetzwerk 200 weist beispielsweise einen elektrischen Leiter 102 auf, welcher in Form eines Kamms ausgestaltet ist.
  • 5A veranschaulicht ein Schwingkreisnetzwerk 200 zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma in einer schematischen Ansicht. Anschaulich weist das Schwingkreisnetzwerk 200 zwei oder, wie in 5B in analoger Weise dargestellt ist, mehrere der vorangehend beschriebenen Grundzellen des vierten Grundzellen-Typs 100d auf.
  • Das elektrische Schwingkreisnetzwerk 200 kann beispielsweise Folgendes aufweisen: einen elektrischen Leiter 102 (oder in analoger Weise mehrere miteinander elektrisch verbundene Leiter); einen ersten Kondensator 104-1, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der erste Kondensator 104-1 und der elektrische Leiter 102 einen ersten elektrischen Schwingkreis 100d-1 bilden; einen zweiten Kondensator 104-2, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der zweite Kondensator 104-2 und der elektrische Leiter 102 einen zweiten elektrischen Schwingkreis 100d-2 bilden, wobei der zweite elektrische Schwingkreis 100d-2 mit dem ersten elektrischen Schwingkreis 100d-1 gekoppelt ist, wobei der erste elektrische Schwingkreis 100d-1 und der zweite elektrische Schwingkreis 100d-2 jeweils genau einen Kondensator 104-1 bzw. 104-2 aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter 102 mehrere linear erstreckte Abschnitte 102a, 102b, 102c aufweisen, wobei ein linear erstreckter Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 Teil beider Grundzellen 100d-1, 100d-2 ist. Anschaulich sind die beiden Grundzellen 100d-1, 100d-2 oder jeweils zwei benachbarte Grundzellen 100d dadurch miteinander zu dem elektrischen Schwingkreisnetzwerk 200 gekoppelt, dass ein (z.B. linear erstreckter) Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 funktioneller Bestandteil zweier Grundzellen 100d-1, 100d-2 (anschaulich jeweils genau zweier Maschen) ist.
  • 6A veranschaulicht ein Schwingkreisnetzwerk 200 zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma in einer schematischen Ansicht. Anschaulich weist das Schwingkreisnetzwerk 200 zwei oder, wie in 6B in analoger Weise dargestellt ist, mehrere der vorangehend beschriebenen Grundzellen des fünften Grundzellen-Typs 100e auf.
  • Das elektrische Schwingkreisnetzwerk 200 kann beispielsweise Folgendes aufweisen: einen elektrischen Leiter 102 (oder in analoger Weise mehrere miteinander elektrisch verbundene Leiter); einen ersten Kondensator 104-1, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der erste Kondensator 104-1 und der elektrische Leiter 102 einen ersten elektrischen Schwingkreis 100e-1 bilden; einen zweiten Kondensator 104-2, welche mittels zweier Klemmen 104k derart an den elektrischen Leiter 102 geklemmt ist, dass der zweite Kondensator 104-2 und der elektrische Leiter 102 einen zweiten elektrischen Schwingkreis 100e-2 bilden, wobei der zweite elektrische Schwingkreis 100e-2 mit dem ersten elektrischen Schwingkreis 100e-1 gekoppelt ist, wobei der erste elektrische Schwingkreis 100e-1 und der zweite elektrische Schwingkreis 100e-2 jeweils genau einen Kondensator 104-1 bzw. 104-2 aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter 102 mehrere linear erstreckte Abschnitte 102a, 102b, 102c aufweisen, wobei ein linear erstreckter Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 Teil beider Grundzellen 100e-1, 100e-2 ist. Anschaulich sind die beiden Grundzellen 100e-1, 100e-2 oder jeweils zwei benachbarte Grundzellen 100e dadurch miteinander zu dem elektrischen Schwingkreisnetzwerk 200 gekoppelt, dass ein (z.B. linear erstreckter) Abschnitt 102b des elektrischen Leiters 102 funktioneller Bestandteil zweier Grundzellen 100e-1, 100e-2 (anschaulich jeweils genau zweier Maschen) ist.
  • 7A veranschaulicht ein Schwingkreisnetzwerk 200 zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma in einer schematischen Ansicht. Anschaulich weist das Schwingkreisnetzwerk 200 zwei oder, wie in 7B in analoger Weise dargestellt ist, mehrere der vorangehend beschriebenen Grundzellen des dritten Grundzellen-Typs 100c auf. Alternativ zu der in 4A und 4B dargestellten Anordnung kann der elektrische Leiter 102 eine Mäanderform aufweisen und somit die mehreren Grundzellen des dritten Grundzellen-Typs 100c definieren. Somit kann beispielsweise ein durchgehender effizienter Kühlkanal für alle Grundzellen 100c bereitgestellt sein oder werden.
  • Wie in 8 veranschaulicht ist, können auch mehrere Grundzellen unterschiedlichen Grundzellen-Typs zu einem Schwingkreisnetzwerk 200 verschaltet werden. Beispielsweise können mehrere Grundzellen des vierten Grundzellen-Typs 100d und mehrere Grundzellen des fünften Grundzellen-Typs 100e, z.B. in alternierender Folge, miteinander gekoppelt werden.
  • Alternativ zu der in 2A und 2B dargestellten Anordnung können die mehreren Grundzellen des ersten Grundzellen-Typs 100a derart miteinander gekoppelt sein oder werden, dass der Kondensator 104 bzw. das Kondensator-Bauelement 104 Teil zweier benachbarter Grundzellen ist, wie in 9 beispielhaft veranschaulicht ist. In diesem Fall kann der Kondensator 104 bzw. das Kondensator-Bauelement 104 104 derart mit dem elektrischen Leiter 102 verschaltet sein oder werden, dass jeweils genau ein Kondensator 104 bzw. genau ein Kondensator-Bauelement 104 zwei einander benachbarte (bzw. ein aneinander angrenzende) Grundzellen 100a definiert.
  • Wie hierin beschrieben ist, kann das Schwingkreisnetzwerk 200 als Elektrode für eine Plasmaquelle verwendet werden, wobei Energie mittels dieser Elektrode induktiv in das Plasma eingebracht werden kann. Dazu kann das Schwingkreisnetzwerk 200 eine entsprechend große Ausdehnung aufweisen, welche sich im Wesentlichen aus der Anzahl, Anordnung, Form und Größe der verwendeten elektrischen Leiter 102 definiert. Dabei kann das Schwingkreisnetzwerk 200 entlang einer ersten Richtung 101 eine Ausdehnung in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 5 m aufweisen. Ferner kann das Schwingkreisnetzwerk 200 entlang einer zweiten Richtung 105 (z.B. senkrecht zur ersten Richtung 101) eine Ausdehnung in einem Bereich von ungefähr 0,3 m bis ungefähr 2 m aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der jeweilige Kondensator 104 der vorangehend beschriebenen Grundzellen indirekt über die elektrische Verbindung zum elektrischen Leiter 102 gekühlt werden. Dabei kann die Länge der Klemmen 104k in der jeweiligen geometrischen Form der Grundzelle von Bedeutung sein und möglichst kurz ausgestaltet sein, um eine effiziente Kühlung zu gewährleisten.
  • Wie in 9 dargestellt ist, können zwei benachbarte Grundzellen 100a jeweils genau einen Kondensator 104 gemeinsam Nutzen und somit über diesen miteinander verbunden sein. Dabei nutzen benachbarte Grundzellenpaare einen Abschnitt des elektrischen Leiters 102 gemeinsam und sind somit über diesen miteinander verbunden.
  • Anschaulich werden die Schwingkreise aus Bauelementen gebildet und benachbarte Schwingkreise weisen mindestens ein gemeinsames Bauelement auf. Beispielsweise können die jeweils benachbarten Schwingkreise eines Schwingkreisnetzwerks 200 mittels eines gemeinsamen Kondensators, einer gemeinsamen Induktivität oder mittels eines gemeinsamen Kondensators und einer gemeinsamen Induktivität in alternierender Weise miteinander verbunden sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Plasmaquelle 1000 mindestens eine als Schwingkreisnetzwerk 200 ausgestaltete Elektrode aufweisen, wie hierin beschrieben ist und wie beispielsweise in 10 veranschaulicht ist. Auf einer Seite des Schwingkreisnetzwerks 200 kann ein Wandelemente (z.B. eine Glasplatte, etc.) angeordnet sein oder werden, so dass das Plasma von dem Schwingkreisnetzwerk 200 fern gehalten werden kann. Eine Trägerstruktur 1014 kann beispielsweise dazu verwendet werden, das Schwingkreisnetzwerk 200 bzw. die Elektrode zu halten.
  • In 10 ist eine Elektrode einer Plasmaquelle dargestellt, wobei diese einen elektrischen Leiter 102 aufweist, welcher die Induktivität bildet. Der elektrischen Leiter 102 kann beispielsweise als Kupferrohr in Form eines Mäanders mit neun Stäben ausgestaltet sein. Dabei kann die Anzahl der Stäbe an die Breite (z.B. die Ausdehnung in Richtung 101) der Plasmaquelle 1000 angepasst sein oder werden. Beispielsweise kann der Abstand zwischen jeweils zwei einander benachbarten Stäben in einem Bereich von ungefähr 15 cm bis ungefähr 60 cm liegen.
  • Wie in 10 veranschaulicht ist, können acht Kondensatoren 104 mit dem elektrischen Leiter 102 verschaltet sein oder werden, wobei diese dann ausreichend sind, um gemeinsam mit dem elektrischen Leiter 102 acht Maschen zu bilden, woraus sich ein elektrisch schwingfähiges System ergibt.
  • Der jeweilige in den Figuren dargestellte Kondensator 104 kann mittels Reihen- und/oder Parallel-Schaltung mehrerer Kondensatoren gebildet sein oder werden, wobei jedoch zwischen den mehreren Kondensatoren kein weiteres induktiv wirksames Stabelement angeordnet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Plasmaquelle bereitgestellt, mittels derer ein Substrat oder mehrerer Substrate in einer Vakuumkammer vorbehandelt werden kann oder beschichtet werden kann, z.B. mittels PECVD.
  • Herkömmlicherweise werden bei einer induktiv koppelnden Plasmaquelle mehrere separate Kupferrohre parallel nebeneinander angeordnet. Diese werden mittels mehrerer Kondensatoren derart verbunden, dass sich mit der Induktivität der Kupferrohre und den Kondensatoren mehrere Schwingkreise bilden. Anschaulich wird somit herkömmlicherweise eine „Leiter“ als Elektrode verwendet, deren Sprossen beispielsweise aus Kupferrohren und deren Holme aus Kondensatoren gebildet sind.
  • Wird über einem Rohr oder an entfernteren Punkten eine mittelfrequente oder hochfrequente Spannung angelegt, so geraten die Schwingkreise in Resonanz und erzeugen ein magnetisches Wechselfeld. Typisch sind eine Einspeisung in der Mitte und eine Erdung an den Enden der „Leiter“.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die hierin beschriebene Elektrode, welche als Schwingkreisnetzwerk 200 ausgestaltet ist, in einem Vakuum angeordnet sein oder werden. Infolge des mittels der Elektrode erzeugten magnetischen Wechselfeldes kann eine Plasmaentladung erzeugt werden, das so genannte induktiv angekoppelte Plasma (ICP). Um die Plasmaentladung nur an der Stelle zu erzeugen, an der diese gewünscht ist, kann die Elektrode beispielsweise ganzflächig mit einer Quarzglasscheibe 1012 abgedeckt sein oder werden, siehe 10, wobei die Quarzglasscheibe 1012 auf den Kupferrohren aufliegen kann. Ferner kann der Raum zwischen und/oder hinter den Kupferrohrabschnitten mit Keramik oder Glasfüllkörpern gefüllt sein oder werden. Somit kann eine Plasmaentladung nur auf der Vorderseite der Quarzglasscheibe 1012, welche der Elektrode abgewandt ist, erzeugt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass herkömmliche Elektroden für ICP-Quellen nicht ausreichend oder nur sehr aufwendig gekühlt werden können. Die Kupferrohre müssen jedoch im Betrieb zuverlässig mittels eines Kühlmediums, z.B. mittels Kühlwasser, gekühlt werden, damit die jeweils verwendeten Kondensatoren ihre Verlustwärme auch sicher an das Kühlmedium ableiten können. Da zwischen zwei Kupferrohren eine größere Spannungsdifferenz besteht, muss bei der Kühlung berücksichtig sein, dass sich im Wasser die Potenzialdifferenz abbauen kann.
  • Bei der Dimensionierung der Plasmaquelle für eine In-Line-Glas-Prozessieranlage kann eine Plasmaquelle mit einer Vielzahl parallel nebeneinander angeordneter Rohre benötigt werden, z.B. mit mehr als 40 Rohren, die herkömmlicherweise alle separat mit Kühlwasser gekühlt werden müssen. D.h. in einer entsprechend breit dimensionierten Plasmaquelle müssen herkömmlicherweise mehr als 80 Wasser-Vakuumverbindungen und verbindende Kunststoffschläuche sicher beherrscht werden. Es werden herkömmlicherweise ebenfalls viele (z.B. die doppelte Rohranzahl minus 1) Kondensatoren benötigt, um die vielen parallel nebeneinander angeordneten Rohre der Plasmaquelle miteinander zu koppeln, wobei die Kondensatoren wegen der an sie gestellten Anforderungen preisintensiv sind.
  • Eine induktive Plasmaerzeugung kann dadurch erreicht werden, dass unter der Quarzglasscheibe in mindestens einem Kupferrohr und in den Kondensatoren ein (hoher) elektrischer Strom schwingt und über Wirbelströme die Ladungsträger im Plasma beschleunigt. Damit die Anordnung elektrisch schwingen kann, werden eine Induktivität und eine Kapazität benötigt. Herkömmlicherweise besteht diese Anordnung aus Grundzellen mit jeweils zwei Kupferrohren und zwei Kondensatoren, die elektrisch als in Reihe geschaltet wirken.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen wird die schwingfähige Anordnung dadurch bereitgestellt, dass anstelle der herkömmlicherweise mehreren nebeneinander angeordneten Kupferrohre mindestens ein mäanderförmiges Kupferrohr 102 verwendet wird (siehe beispielsweise 10 und 11), an dessen offenen Stellen die Kondensatoren 104 eingesetzt werden. Die genauen Werte für die Kapazitäten lassen sich beispielsweise mittels einer Schaltungssimulation (z.B. einer SPICE-Simulation) ermitteln.
  • Aufgrund der Verwendung eines Kupferrohrs in Form eines Mäanders als die Induktivität des schwingfähigen Systems kann die Kühlung vereinfacht sein, weil alle verwendeten Induktivitäten aufgereiht sind, und nacheinander vom Kühlwasser durchflossen werden können.
  • In 11 ist eine Elektrode einer ICP-Quelle bzw. ein Schwingkreisnetzwerk 200 in einer schematischen Ansicht veranschaulicht. Dabei ist der elektrische Leiter 102, welcher die Induktivität in dem Schwingkreisnetzwerk 200 bildet, mäanderförmig ausgestaltet, wobei nur an dessen offenen Stellen Kondensatoren 104 verwendet werden, um das System schwingfähig zu machen.
  • Wie in 11 dargestellt ist, kann der elektrische Leiter 102 von der Mitte aus nach beiden Seiten mäanderförmig verlaufen, so dass sich eine Spiegelsymmetrie ergibt. Dabei weist das Schwingkreisnetzwerk 200 auf einer ersten Seite neun Knoten A1 bis A9 auf und auf einer zweiten Seite neun Knoten B1 bis B9. Der elektrische Leiter 102 erstreckt sich mäanderförmig zwischen den beiden Seiten, wobei jeweils die Knotenpaare A1,B1; A2,B2; A3,B3; A4,B4; A5,B5; A6,B6; A7,B7; A8,B8; A9,B9 direkt nur mittels des elektrischen Leiters 102 verschaltet sind. Ferner sind die Knotenpaare A1,A2; A3,A4; A6,A7; A8,A9 direkt nur mittels des elektrischen Leiters 102 verschaltet. Ferner sind die Knotenpaare B2,B3; B4,B5; B5,B6; B7,B8 direkt nur mittels des elektrischen Leiters 102 verschaltet. Die Knotenpaare B1,B2; A2,A3; B3,B4; A4,A5; A5,A6; B6,B7, A7,A8, B8,B9 direkt nur mittels des jeweiligen Kondensators verschaltet.
  • Die Anregungsspannung kann in der Mitte des mäanderförmigen elektrischen Leiters 102, z.B. am Knoten A5, eingekoppelt werden, wobei die Endabschnitte, z.B. die Knoten A1 und A9, des mäanderförmigen elektrischen Leiters 102 geerdet sein können. Der mäanderförmige elektrische Leiter 102 kann als entsprechend geformtes Kupferrohr ausgestaltet sein oder werden.
  • In 12 ist eine Vakuumprozessieranlage 1200 in einer schematischen Ansicht veranschaulicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumprozessieranlage 1200 Folgendes aufweisen: mindestens eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle 1000 zum Prozessieren 1200a eines Substrats 1220 innerhalb der Vakuumprozessieranlage. Die Vakuumprozessieranlage 1200 kann beispielsweise eine Vakuumkammer 1202 oder mehrere miteinander verbundene Vakuumkammern aufweisen, wobei das Substrat 1220 in einem Prozessierbereich in mindestens einer Vakuumkammer 1202 der Vakuumprozessieranlage 1200 prozessiert 1200a werden kann, z.B. gereinigt und/oder beschichtet werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die induktiv gekoppelte Plasmaquelle 1000 eine elektrische Leistungsversorgung 1211 aufweisen bzw. mit einer elektrischen Leistungsversorgung 1211 gekoppelt sein zum Einspeisen einer Wechselspannung in das elektrische Schwingkreisnetzwerk 200, d.h. in die Elektrode 200 der induktiv gekoppelten Plasmaquelle 1000.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die induktiv gekoppelte Plasmaquelle 1000 eine Kühlmittelversorgung 1213 aufweisen bzw. mit einer Kühlmittelversorgung 1213 gekoppelt sein zum Führen von Kühlmittel durch den elektrischen Leiter hindurch, z.B. durch die Hohlraumstruktur des elektrischen Leiters hindurch.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Transportvorrichtung verwendet werden zum Transportieren des Substrats innerhalb der Vakuumkammer 1202 der Vakuumprozessieranlage 1200 entlang einer Transportrichtung 1201.
  • Die hierin beschriebenen Schwingkreisnetzwerke 200 bzw. Elektroden 200 (insbesondere mit einer gewinkelten Grundform, z.B. in Form eines Dreiecks, Parallelogramms oder Trapezes) können derart in der Vakuumkammer 1202 angeordnet sein oder werden, dass diese mit der beschriebenen Richtung 101 im Wesentlichen senkrecht (z.B. mit einer Abweichung von weniger als 5° oder weniger als 2°) zur Transportrichtung 1201 ausgerichtet sind. Schwingkreisnetzwerke 200 bzw. Elektroden 200 mit einer rechteckigen Grundform, wie hierin beispielhaft beschrieben sind, können derart in der Vakuumkammer 1202 angeordnet sein oder werden, dass diese mit der beschriebenen Richtung 101 in einem Winkel (z.B. in einem Bereich von ungefähr 80° bis ungefähr 85°) zur Transportrichtung 1201 ausgerichtet sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektrode 200 der Plasmaquelle 1000 in einer Richtung quer oder in einem Winkel zur Transportrichtung 1201 längserstreckt sein. Die Ausrichtung der Elektrode 200 der Plasmaquelle 1000 relativ zur Transportrichtung 1201 kann derart erfolgen, dass das Substrat beim Durchlauf möglichst homogen prozessiert wird. Dabei kann die Symmetrie des erzeugten Plasmas relativ zu der Bewegungsrichtung des Substrats berücksichtigt sein.
  • Wie vorangehend beschrieben ist, ist die Elektrode 200 der Plasmaquelle 1000 in Form eines Schwingkreisnetzwerks ausgestaltet, wobei das Schwingkreisnetzwerk mehrere Grundzellen (anschaulich als Maschen bzw. Grundmaschen identifizierbar) aufweist, wobei in jeder der Grundzellen nur einen Kondensator 104 verschaltet ist. Dabei kann die Elektrode 200 auch mehrere miteinander gekoppelte Schwingkreisnetzwerke aufweisen. Die kann die Form der Grundzelle derart gewählt sein, dass eine periodische Fortsetzung möglich ist. Dabei kann die Grundform beispielsweise ein Dreieck, ein Rechteck, ein Trapez, ein Parallelogramm, etc. sein. Alternativ kann die Grundzelle in Form einer fünf- oder sechseckigen Struktur ausgestaltet sein oder werden. Da die Zugehörigkeit eines Elementes zu zwei Maschen beinhaltet ist, sind auch zweidimensionale Fortsetzungen dieser Strukturen möglich.
  • Beispielsweise können mehrere aneinandergrenzende Mäanderformen als Elektrode (bzw. als Schwingkreise) einer induktiv gekoppelte Plasmaquelle verwendet werden. Der jeweilige Mäander kann dabei als Grundform ein Trapez oder ein Parallelogramm darstellen (z.B. je nach Baugröße der Kondensatoren). Die Grundformen des Trapezes und des Parallelogramms können beispielsweise eine potentielle Gefahr von Streifenbildungen in der abgeschiedenen bzw. prozessierten Schicht auf Grund von Feldinhomogenitäten verringern. Mittels einer gewinkelten Grundfigur (z.B. einem Trapez oder einem Parallelogramm) kann der Streifenbildung auf dem zu prozessierenden Substrat entgegengewirkt werden. Dabei können die beiden parallelen Seiten bei einer Trapez-Form bzw. die beiden kürzeren parallelen Seiten bei einer Parallelogramm-Form im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung des Substrats angeordnet sein. Eine der beiden parallelen bzw. kürzeren parallelen Seiten der Grundform kann im Wesentlichen durch einen Kondensator gebildet sein, dessen Baugröße maßgeblich die Länge der jeweiligen Seite bestimmt. Alle anderen Seiten der Grundform bestehen beispielsweise aus einem durchgehenden Rohr, welches sich in den benachbarten Grundzellen fortsetzt.
  • Die beiden längeren Seiten eines Parallelogramms als Grundform können in einem Winkel zur Transportrichtung (z.B. zwischen 0° und maximal 90°) angeordnet sein, vorzugsweise in einem Winkel von ungefähr 5° bis ungefähr 10°. Bei einer derartigen Anordnung kann die jeweilige Diagonale der beiden sich am dichtesten gegenüberliegenden Eckpunkte der Grundform jeweils mit einer kürzeren Seite des Parallelogramms im Wesentlichen einen rechten Winkel bilden. Bei einer solchen Anordnung können sich Feldinhomogenitäten kompensieren. Mittels Ermittelns der Querverteilung des Linienintegrals in Transportrichtung über die Plasmadichte kann dies deutlich gemacht werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2396804 B1 [0004]

Claims (10)

  1. Induktiv gekoppelte Plasmaquelle mit einem elektrischen Schwingkreisnetzwerk (200) zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma, das elektrische Schwingkreisnetzwerk (200) aufweisend: • einen elektrischen Leiter (102), welcher eine Hohlraumstruktur aufweist zum Führen von Kühlmittel durch den elektrischen Leiter (102) hindurch; • ein erstes Kondensator-Bauteil (104-1), welches mittels zweier Klemmen (104k) derart an den elektrischen Leiter (102) geklemmt ist, dass das erste Kondensator-Bauteil (104-1) und der elektrische Leiter (102) einen ersten elektrischen Schwingkreis bilden; • ein zweites Kondensator-Bauteil (104-2), welches mittels zweier Klemmen (104k) derart an den elektrischen Leiter (102) geklemmt ist, dass das zweite Kondensator-Bauteil (104-2) und der elektrische Leiter (102) einen zweiten elektrischen Schwingkreis bilden, wobei der zweite elektrische Schwingkreis mit dem ersten elektrischen Schwingkreis gekoppelt ist, • wobei der erste elektrische Schwingkreis und der zweite elektrische Schwingkreis jeweils genau ein Kondensator-Bauteil (104-1, 104-2) aufweisen.
  2. Induktiv gekoppelte Plasmaquelle gemäß Anspruch 1, wobei der elektrische Leiter (102) mehrere längserstreckte Abschnitte aufweist.
  3. Induktiv gekoppelte Plasmaquelle gemäß Anspruch 2, wobei zumindest zwei der mehreren längserstreckten Abschnitte in einem Winkel zueinander ausgerichtet sind, wobei der Winkel ungleich 90° ist.
  4. Induktiv gekoppelte Plasmaquelle gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei zumindest zwei der mehreren längserstreckten Abschnitte in einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 5° bis ungefähr 85° oder in einem Bereich von ungefähr 95° bis ungefähr 175° zueinander ausgerichtet sind.
  5. Induktiv gekoppelte Plasmaquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mehreren längserstreckten Abschnitte linear ausgebildet sind.
  6. Induktiv gekoppelte Plasmaquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der elektrische Leiter (102) mäanderförmig ausgebildet ist.
  7. Induktiv gekoppelte Plasmaquelle mit einem elektrischen Schwingkreisnetzwerk (200) zum induktiven Einkoppeln elektrischer Energie in ein Plasma, das elektrische Schwingkreisnetzwerk (200) aufweisend: • einen elektrischen Leiter (102), welcher eine Hohlraumstruktur aufweist zum Führen von Kühlmittel durch den elektrischen Leiter (102) hindurch; • ein Kondensator-Bauteil (104), welches mittels zweier Klemmen (104k) derart an den elektrischen Leiter (102) geklemmt ist, dass das Kondensator-Bauteil (104) und der elektrische Leiter (102) einen ersten elektrischen Schwingkreis und einen mit dem ersten elektrischen Schwingkreis gekoppelten zweiten elektrischen Schwingkreis bilden; • wobei der erste elektrische Schwingkreis und der zweite elektrische Schwingkreis jeweils genau ein Kondensator-Bauteil (104) aufweisen.
  8. Induktiv gekoppelte Plasmaquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: eine mit dem elektrischen Schwingkreisnetzwerk (200) gekoppelte elektrische Leistungsversorgung (1211) zum Einspeisen einer Wechselspannung in das elektrische Schwingkreisnetzwerk (200).
  9. Induktiv gekoppelte Plasmaquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: eine Kühlmittelversorgung (1213) zum Führen von Kühlmittel durch die Hohlraumstruktur des elektrischen Leiters (102) hindurch.
  10. Vakuumprozessieranlage (1200), aufweisend: • mindestens eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle (1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Prozessieren eines Substrats (1220) innerhalb der Vakuumprozessieranlage (1200).
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