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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines
APG-Plasmas. Es handelt sich dabei um eine Vorrichtung zur großflächigen Erzeugung
von metastabil angeregten Atomen oder Molekülen.
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Als
APG-Plasma (APG = atmospheric Pressure glow) bzw. Atmosphären-Glimmentladungs-Plasma
wird ein Plasma bezeichnet, welches in einem Druckbereich in der
Größenordnung
des Atmosphärendruckes
erzeugt werden kann. Im Gegensatz zu Vorrichtungen, die ein Hohlkathoden-Plasma erzeugen,
wie sie beispielsweise in der
DE 197 22 624 A1 beschrieben sind, und welche üblicherweise bei
Kammerdrücken
von einigen mbar arbeiten, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
bei deutlich höheren
Drücken,
insbesondere bei Drücken
im Bereich des Atmosphärendruckes,
arbeiten, so dass beispielsweise auf aufwendige Vakuumpumpen und eine
entsprechende aufwendige Ausbildung der Vorrichtung verzichtet werden
kann. Der Druckbereich, innerhalb dem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein APG-Plasma erzeugt werden kann, kann von einigen hundert mbar
bis zu Drücken
deutlich über
Atmosphärendruck,
also bis beispielsweise zehn bar reichen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
findet im Stand der Technik kein Vorbild. Im folgenden wird ein kurzer Überblick
des der Anmelderin bekannten Standes der Technik gegeben:
Die
so genannte „dielektrisch
behinderte Entladung", die
aufgrund einer vorhandenen Isolierung der Elektroden auch Barrierenentladung
oder stille Entladung genannt wird, ist seit langer Zeit im technischen
Einsatz. Im Beitrag von B. Eliasson, M. Hirth und U. Kogelschatz,
J. Phys. D: Appl. Phys. 20, (1987) Seiten 1421–1437, ist eine Vorrichtung
zur Erzeugung von Ozon mittels einer Barrierenentladung vorgestellt. Eine
andere Anwendung der Barrierenentladung ist die Dekomposition von
schädlichen
Gasen in Abgasen, die am Beispiel von Schwefeldioxid und Stickoxyden
im Beitrag von M. B. R. Chang in J. Appl. Phys. 69 (1991) Seiten
4409–4417
und im Beitrag von S. K. Dhali und I. Sardja in J. Appl. Phys. 69,
(1991) Seiten 6319–6324,
beschrieben ist. Eine andere im Beitrag von J. Drimal und J. Janca
in J. Phys. D: Appl. Phys. 23 (1990) auf den Seiten 7–11 dargestellte
Anwendung ist die Dekontamination und Reinigung von Wasser. Zahlreiche
weitere Anwendungen sind auch im Beitrag von B. Eliasson und U.
Kogelschatz in IEEE Trans. Plas. Sci. 19 (1991) auf Seiten 309–323 genannt.
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Als
weiterer Stand der Technik auf dem Gebiet der Anwendung von Barrierenentladungen
zur Ozonerzeugung kann die
US
5,637,279 angeführt werden.
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Zu
den Nachteilen der klassischen Barrierenentladung gehören eine
für großflächige Prozesse
ungeeignete Entladungsgeometrie, hohe Spannungen und eine relative
hohe Wärmeentwicklung. Insbesondere
macht die übliche
Spaltgeometrie von Koronar- oder Barriereentladungen die Behandlung dicker,
bahnförmiger
Materialien praktisch unmöglich.
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Eine
für die
technologischen Anwendungen besonders attraktive Variante der Barrierenentladung ist
die so genannte Oberflächenentladung,
die ursprünglich
zur Ozonerzeugung verwendet wurde. Diese Anwendung ist im Beitrag
von S. Masuda et al in IEEE Tr. Industry Appl. 24 (1988) auf den
Sei ten 223–231
und auch in der korrespondierenden
US 4,666,679 A beschrieben.
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Diese
Konstruktion besteht aus einer Vielzahl von Elektrodenplatten, die
in der Gasströmung parallel
zum Gasstrom liegen. Jede Elektrodenplatte besteht aus einer Platte
aus einem dielektrischen Material auf der von einer Seite eine rechteckige
Induktionselektrode, auf der anderen Seite – eine streifenförmige Entladungselektrode
aufgebracht ist. Die Entladung entwickelt sich zwischen den Kanten
der Streifenelektroden und der Isolierfläche über der Induktionselektrode.
Ein wesentlicher Nachteil einer derartigen Oberflächenentladung
ist ein direkter Kontakt zwischen dem Plasma und der Metallfläche der Elektrode.
In Folge von Auger-Abregung und von Tunnel-Neutralisierung werden
die metastabil angeregten Spezies an der Metalloberfläche vernichtet. Damit
sinkt die mittlere Lebenszeit und die Konzentration von metastabil
angeregten Spezies, wodurch eine solche Vorrichtung nicht als eine
Quelle von metastabil angeregten Atomen oder Molekülen verwendet
werden kann. In diesem Zusammenhang ist als Nachteil auch aufzuführen, daß es auf
Grund eines direkten Kontaktes mit dem Plasma zu einer Erosion und
nachfolgenden Zerstörung
der metallischen, streifenförmigen
Entladungselektrode kommt. Hierdurch wird die Einsatzdauer der Vorrichtung
auf wenige Minuten reduziert. Weitere Nachteile sind eine mögliche Kontamination
sowie elektrische Durchschläge
an der Oberfläche.
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T.
Watanabe et al beschreiben in der
US 5,407,639 A eine Vorrichtung zur Ozonerzeugung,
in der die Entladungselektrode mit einer Isolierschicht geschützt ist,
wodurch die Lebensdauer des Elektrodensystems im Vergleich zur Oberflächenentladung wesentlich
verlängert
wird. Die Gaszuführung
erfolgt hier, wie bei der Oberflächenentladung,
seitlich tangential zu der Elektrodenfläche.
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Auch
in der koplanaren Entladung sind die Metallelektroden in ein dielektrisches
Material eingebettet, wodurch das Problem der Vernichtung von metastabil
angeregten Spezies gelöst
ist. Die Funktionsweise solcher Entladungen ist in dem Beitrag von V.
I. Gibalov und G. J. Pietsch, J. Phys. D: Appl. Phys. 33, (2000)
auf den Seiten 2618–2636
und in den Beiträgen
von S. Rauf und M. J. Kushner, J. Appl. Phys. 85, (1999) auf den
Seiten 3460–3476
erläu tert.
Ein typischer Nachteil der koplanaren Entladungsgeometrie ist das
Auftreten einer parasitären
Entladung auf der Rückseite
der Elektrodenplatten.
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M.
J. Costa und J. B. Shapiro haben eine Matrix an zylindersymmetrischen,
koplanaren Entladungen in der
US 4,689,617 A beschrieben, die als Plasmabildschirm
eingesetzt werden kann. Eine Elementarzelle der Entladung besteht
aus zwei mit einer Isolierschicht abgedeckten Elektroden, der ersten
kreisförmigen
an der Achse der Anordnung und der zweiten, ringförmigen rund
um die kreisförmige.
Die koplanare Entladung findet auf der Oberfläche der Isolierschicht über dem
Spalt zwischen der Kreis- und der Ring-Elektrode statt.
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Eine ähnliche
technisch Lösung
bietet die isolierte Oberflächenentladung
wie in der
US 6,040,055
A von S. Baba und T. Endo beschrieben. Ähnlich wie bei der koplanaren
Entladung, ist die Metallelektrode von dem Plasma mit einer Isolierschicht getrennt.
Die beiden Anregungselektroden befinden sich nicht in der gleichen
Ebene, sondern die Anregungselektrode und Induktionselektrode sind
auf beiden Seiten einer Platte aus einem elektrisch isolierenden
Material angebracht. Damit werden die bei einer koplanaren Entladung
möglichen
parasitären Entladungen
auf der Rückseite
der Elektrodenplatte ausgeschlossen.
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Die
Möglichkeit
einer technologischen Anwendung von isolierten Oberflächenentladungen
ist im Beitrag von M. Štefečka, D.
Korzec, Y. Imahori, M. Širý, M. Kando
in Science and Technology of Advanced Materials 2/3–4 (2001)
auf den Seiten 587–593 erläutert.
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Wie
bei der koplanaren Entladung und Oberflächenentladung, ist bei dieser
Anordnung der Gasfluss tangential zur Elektrodenfläche. Die
Produktion der metastabil angeregten Spezies ist nur sehr begrenzt
möglich.
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Vielversprechend
für technologische
Anwendungen ist die Atmosphärendruck-Glimmentladung, die
zuerst in einem Beitrag von S. Kanazawa et al in J. Phys. D: Appl.
Phys. 21 (1988) auf den Seiten 838–840 dargestellt ist. In einem
Beitrag von F. Massines und G. Gouda in J. Phys. D: Appl. Phys.
31 (1998) ist auf Seiten 3411–3420
gezeigt, dass die primäre
Rolle bei der Aufrechterhaltung einer Atmosphärendruck-Entladung in Helium
metastabil angeregte Atome spielen. Das Gleiche gilt für metastabil angeregte
Stickstoffmoleküle,
laut einem Beitrag von N. Gherardi et al in Plasma Sources Sci.
Technol 9 (2000) auf den Seiten 340–346. Die auf der Basis von metastabil
angeregten Atomen betriebenen Entladungen ermöglichen nicht nur die Modifikation
von Oberflächen
sondern auch die Abscheidung dünner Schichten.
In einem Beitrag von N. Gherardi et al in J. Phys. D: Appl. Phys.
33 (2000) auf Seiten L104–L108
ist die Abscheidung von Siliziumdioxid unter Atmospärendruck
dokumentiert. Die Abscheidung von Polymerschichten in der Atmosphären-Glimmentladung ist
in dem Beitrag von Y. Sawada et al in J. Phys. D: Appl. Phys. 28
(1995) auf den Seiten 1661–1669
beschrieben.
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Das
technologische Potential der Atmosphären-Glimmentladung inspirierte
zahlreiche erfinderische Aktivitäten.
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J.
R. Roth und P. P. Tsai beschreiben in der
US 5,456,972 A eine Vorrichtung
zur beidseitigen Behandlung von bahnförmigen Materialien mit Hilfe
einer Atmosphärendruck-Glimmentladung.
Die Entladung wird in einem Volumen zwischen zwei Elektroden gezündet. Die
perforierten dielektrischen Platten auf beiden Elektroden unterdrücken den Übergang von
der Glimmentladung zu einer Bogenentladung. Das bahnförmige Material
wird in der Mitte zwischen den beiden Elektroden durchgeführt. Nachteil
dieser Vorrichtung ist, dass sie sich nur mit helium- oder argon-haltigen
Gasmischungen betreiben lässt,
da der Abstand zwischen den Elektroden relativ groß, im cm-Bereich,
ist. Darüber
hinaus fließt
der gesamte Hochfrequenzstrom von einer Elektrode zu der anderen
durch das zu behandelnde Material. Dies kann zur Beschädigung des
Materials infolge einer dielektrischen Aufwärmung oder aber zu direkten
elektrischen Durchschlagen führen.
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In
der
US 6,221,268 A ist
eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Atmosphärendruck-Glimmentladung beschrieben,
die mit Hilfe der Hochfrequenzleistung (13.56 MHz) in Form eines
Jets erzeugt wird. Als Anwendungsbeispiel wird die Modifikation
von Kunststoffoberflächen
genannt. Die Vorrichtung ist vorwiegend als Einzeljet konzipiert
und eignet sich deshalb nur bedingt zur Behandlung von großflächigen bahnförmigen Materialien.
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In
der
US 6,005,349 A ist
eine Vorrichtung zur Erzeugung einer großflächigen Atmosphärendruck-Glimmentladung
beschrieben, in der eine auf der Kathode angebrachte dielektrische
Mikrokanalplatte den Übergang
des Arbeitspunktes der Entladung von einer Glimmentladung zu einer
Bogenentladung unterdrückt.
Nachteil dieser Vorrichtung ist die Geometrie, bei der die zwischen
Anode und Kathode eingeführten
Substrate die Stromlinien unterbrechen und aus diesem Grunde einen
starken Einfluss auf die Entladung haben.
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Schoenbach,
K. H., A. El-Habachi, W. Shi und M. Ciocca beschreiben in einem
Beitrag "High-Pressure
hollow cathode discharges",
Plasma Sources Sci. Technol. 6, (1997) auf Seiten 468–477 eine
Vorrichtung zur Erzeugung eines Atmosphärendruck-Plasmas. Die Entladung
findet in einem Loch zwischen zwei paralellen Elektroden an beiden
Ränder
des Loches statt. Die Voraussetzung für die Aufrechterhaltung dieser
Entladung ist ein Durchmesser des Loches, der mit der freien Wegelänge der
Elektronen vergleichbar ist. Dies bedeutet bei Atmosphärendruck
einen Lochdurchmesser im Mikrometer-Bereich. Bei derartig geringen Abmessungen
ist die stabile Funktion der Mikro-Hohlkathoden-Entladungen beim
Einsatz schichtbildender Gase beeinträchtigt. Es kommt zu einer regelrechten
Verstopfung der Löcher.
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In
der
DE 197 22 624
A1 ist eine Plasmaquelle zur Erzeugung einer Matrix von
Plasmajets beschrieben. Die einzelnen Plasmajets werden aus einer
Hochfrequenz-Hohlkathodenentladung extrahiert. Basierend auf diesem
Prinzip wurden Plasmaquellen realisiert, die bis zu einem Druckbereich
von mehreren hundert mbar gezündet
und betrieben werden können.
Eine weitere Skalierung der Quellendimensionen, um den Betrieb unter
Atmosphärendruck zu
ermöglichen,
ist nicht trivial und stößt auf fundamentale
Fertigungsprobleme. Darüber
hinaus eignet sich eine derartige Vorrichtung nicht als eine Quelle von
metastabil angeregten Spezies, da die beiden Anregungselektroden
sowie die Kathoden- und Anoden-Hohlräume aus metallischen Werkstof fen
hergestellt werden und damit die Erzeugung von metastabil angeregten
Spezies beeinträchtigen.
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Auf
der Basis der zuletzt erwähnten
Erfindung wurde für
die großflächigen Plasmaquellen
des Hohlkathoden-Jet-Typus, die fraktale Gaszuführung entwickelt und in dem
Beitrag von D. Korzec, G. Fedosenko, and J. Engemann in Surface
and Coatings Technology 131 (2000) auf Seiten 20–25 beschrieben. Dieses Konzept
liegt in einer abgewandelten Form auch dem Gasverteilungssystem
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zu Grunde.
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In
der
US 6,262,523 A beschreibt
G. S. Selwyn eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Atmosphärendruck-Plasmajet
mit Hilfe einer kapazitiven Hochfrequenzanregung von 13.56 MHz.
Im Gegensatz zu einer thermischen Plasmafackel bleibt die Temperatur
der Neutralteilchen in solchem Plasma unter 250°C. Ein wesentliches Merkmal
dieser Vorrichtung ist die Übertragung
der Energie von dem Entladungsort zu dem Prozessort mit Hilfe von
langlebigen metastabil angeregten Atomen und chemisch angeregten
Spezies. Die Anwendung von Helium-Sauerstoff-Gasgemischen ermöglicht die
Anwendung der Vorrichtung zur Hochraten-Abtragung von organischen
Schichten. Die Bauweise der Vorrichtung schränkt jedoch die Anwendbarkeit
auf kleine Flächen
ein, da mit den eingesetzten konstruktiven Merkmalen im wesentlichen
ein Einzeljet erzeugt wird.
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Die
US 5,061,876 A beschreibt
die Anwendung der Oberflächenentladung
in einem Plasma-Bildschirm.
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Die
US 5,945,790 A beschreibt
eine Lampe, die auf der Basis einer Oberflächenentladung funktioniert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Behandlung
von Substraten, insbesondere zur Behandlung von flächenartig
oder bahnförmig
ausgebildeten Substraten mit einer großen Oberfläche zu schaffen, die eine homogene
Substratbearbeitung ermöglicht
und einfach aufgebaut ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des ersten
Patentanspruches gelöst.
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Die
Unteransprüche
2 ... 37 betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Patentanspruch 38 betrifft die Verwendung einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist als Bestandteil der Gaszuführung
eine Gasverteilung mit einem zentralen Gaseinlass vorgesehen, wobei der
Strömungsweg
zwischen diesem zentralen Gaseinlass und den einzelnen Kanälen im Wesentlichen gleichgehalten
ist, so dass durch alle Kanäle
im Wesentlichen der gleiche Gasstrom fließt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verlässt
ein Strahl aus überwiegend
metastabil angeregten Atomen und Molekülen durch einen Gasauslass
den Kanal 8. Der verlassende Strahl führt direkt auf einer Substratoberfläche zu Abscheidungs-,
Reinigung-, Entfettungs- oder Oberflächenmodifikationsprozessen oder
zur Beeinflussung von biologischem Material oder von organischem
Gewebe.
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Der
in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Erläuterung
verwendete Begriff APG-Plasma bezeichnet allgemein ein Plasma, welches
innerhalb eines Volumens zwischen zwei Elektroden gezündet wird,
wobei das Volumen von den Elektroden durch einen Isolator getrennt ist. Das
APG-Plasma wird in einem Kanal gezündet, der eine Wandung aus
isolierendem Material aufweist.
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Die
Besonderheit eines APG-Plasmas in Abgrenzung zu einem Hohlkathoden-Plasma
besteht insbesondere darin, dass das Plasma mit den metallischen
Elektroden nicht in Kontakt kommt. Die zur Plasma-Erzeugung notwendige
Energie wird kapazitiv in den Kanal eingekoppelt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
erzeugt eine Vielzahl von Strahlen von metastabil angeregten Atomen
oder Molekülen,
mittels derer großflächige, insbesondere
bahnförmige,
Substrate sehr gleichmäßig behandelt
werden können.
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Hinsichtlich
der Begriffe Kathodenbereich und Anodenbereich bzw. Kathode und
Anode wird angemerkt, dass es zunächst einmal beliebig ist, welche
der Elektroden als Anode und welche als Kathode geschaltet ist.
Es kann selbstverständlich
auch vorgesehen sein, den dem Gaseinlass des Kanalabschnitts zugeordneten
Elektrodenbereich als Anode zu schalten und entsprechend den dem
Gasauslass zugeordneten Elektrodenbereich als Kathode zu schalten.
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Die
Beschichtung der Elektroden mit einer Isolier-Beschichtung, insbesondere
mit einem Polymer-Überzug,
bewirkt die Minimierung der Vernichtung von metastabil angeregten
Atomen und Molekülen.
Alternativ können
beispielsweise auch Isolierbeschichtungen in Form sogenannter Schichtkeramiken
in Form von „Green-Tapes" vorgesehen werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist ein hoher Gasfluss möglich.
Dementsprechend lässt sich
eine weitere Verlängerung
der Lebenszeit der metastabil angeregten Spezies erreichen. Lebensdauern
von bis zu 0,05 ms wurden erreicht.
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Ein
Frequenzbereich von ca. 1 kHz bis zu wenigen Zehn kHz reicht aus,
um im Betriebsmodus der Atmosphärendruck-Glimmentladung
zu arbeiten und ermöglicht
eine kapazitive Leistungseinkopplung durch eine dielektrische Barriere.
Aufgrund des Betriebes im niedrigen kHz Bereich kann auf eine teuere Abstimmeinheit
verzichtet werden. Auch die dielektrischen Verluste sind im Vergleich
zu Hochfrequenz oder Mikrowellen wesentlich kleiner.
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Der
Durchmesser des Kanals ist im Gegensatz zu einer Gasdurchtrittsöffnung bei
einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Hohlkathoden-Plasmas nicht
auf wenige Mikrometer, also auf die Dimension der freien Weglänge der
Elektroden, begrenzt.
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Wesentlich
ist, dass das den Kanal durchströmende
Gas in Kontakt mit dem Atmosphärendruck-Plasma
tritt. Bei einer Atmosphärendruck-Glimmentladung
beträgt
die Zone des Plasmas z.B. mehrere Zehntel Millimeter zwischen der Wandung
des Kanals und der Mittellängsachse
des Kanals. Mit steigendem Fluss steigen die Lebensdauern von metastabil
angeregten Spezies und damit auch die Dicke des Plasmas.
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Der
wirtschaftliche Nutzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht u.a.
darin, dass sie neue technologische Möglichkeiten bietet, um großflächige und
bahnförmige
Substrate zu behandeln. Dank einer hohen Produktion von metastabil
angeregten Atomen bzw. Molekülen
und deren direkter Zuführung
zu der Substratoberfläche
ist es möglich,
bereits bekannte Prozesse, wie Oberflächenmodifikation, Reinigung,
Entfettung usw. mit höheren
Prozessraten und besserer Homogenität durchzuführen. Darüber hinaus ist es möglich, die
Abscheidungsprozesse analog zu Niederdruck PECVD Prozessen durchzuführen. Erfindungsgemäß ist es
möglich,
die Substratoberfläche
oder sogar deren innere Struktur der Wirkung von metastabil angeregten
Spezies auszusetzen. Dies kann durch zusätzliche Zufuhr von Monomeren
in Form von Gas, Dampf oder Flüssigkeit
an die Substratoberfläche
oder in die Substratstruktur realisiert werden.
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Ein
neuer Kreis von interessanten Anwendungen, die bisher weitgehend
unerforscht geblieben sind, ist die Beeinflussung von biologischem
Material bzw. von organischem Gewebe durch die Einwirkung von metastabil
angeregten Spezies. Die Beeinflussung der Substrateigenschaften
im Nanometerbereich ist auch denkbar.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
es darüber
hinaus, in Bereichen sehr viel höherer
Drücke
als bisher zu arbeiten. Neben neuen Anwendungsbereichen bietet sich
erfindungsgemäß auch die
Möglichkeit,
bisher erforderliche Vakuumpumpen sowie zusätzliche, zur Erzielung eines
geringen Druckes erforderliche Bauteile wegzulassen. Hierdurch werden
bekannte Vorrichtungen weiter vereinfacht.
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Aus
der nachveröffentlichten
DE 101 08 717 C1 ist
eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Entladung von dielektrischen
Oberflächen
bekannt. Ein Strahl aus überwiegend
metastabil angeregten Atomen und Molekülen wird nicht erzeugt. Stattdessen ist
vorgesehen, daß die
dielektrische Oberfläche
in den Plasmabereich oder zumindest in dessen Wirkungsbereich eingeführt wird
und dort elektrisch geladenen Teilchen ausgesetzt wird.
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Aus
der ebenfalls nachveröffentlichten
DE 100 47 688 A1 ist
eine Ionenquelle für
die Ionenerzeugung in gasförmigen
Medien bekannt. Dieser Druckschrift ist nicht zu entnehmen, daß die Wandung
des Kanals von einem isolierenden Material gebildet ist.
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Aus
der
DE 198 26 418
A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma bekannt.
Dieser Druckschrift ist nicht entnehmbar, daß die Wandung des Kanals von
einem isolierenden Material gebildet ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind eine Vielzahl von
Kathodenbereichen miteinander verbunden und zu einer Gesamt-Kathode zusammengefasst.
Entsprechend sind eine Vielzahl von Anodenbereichen miteinander
verbunden und zu einer Gesamt-Anode zusammengefasst. Diese Ausgestaltung
der Erfindung ermöglicht
eine besonders einfache Ausbildung der Elektrodenanordnung. Beispielsweise
können
auf diese Weise die Elektroden als Beschichtung auf ein dielektrisches Plattenelement
aufgebracht werden. Es besteht in diesem Zusammenhang die Möglichkeit,
die Kanäle anschließend durch
Vorsehen von Bohrungen zu realisieren und die Wandung der Kanäle gegebenenfalls
zumindest teilweise durch Aufbringung einer Versiegelung zu schaffen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kathodenbereich
auf seiner zu der Gaszuführung
hin gewandten Seite und der Anodenbereich auf seiner zu dem Prozessraum hin
gewandten Seite mit einer Abdeckung aus isolierendem Material versehen.
Diese Abdeckung kann beispielsweise die vorbeschriebene Versiegelung sein.
Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Elektrodenanordnung einen
Schichtaufbau aufweist, etwa derart, dass ein im wesentlichen plattenförmiges Element
zweiseitig mit einer metallischen Beschichtung versehen ist, wobei
auf die Beschichtung wiederum ein Isolator an den Außenseiten
angebracht wird. Schließlich
kann diese Sandwich-Bauweise mit Bohrungen zur Bildung der Kanäle durchgesetzt
werden, wobei die Innenflächen
der Bohrungen zur Bildung der Wandung der Kanäle mit einer Isolier-Versiegelung
versehen werden.
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Das
Vorsehen der Abdeckung führt
zu einer vollständigen
direkten Trennung zwischen Gas bzw. Plasma einerseits und den Elektroden
andererseits.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
dem Prozessraum zugewandte Seite der Elektrodenanordnung im wesentlichen
vorsprungfrei ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige Ausbildung
der dem Prozessraum zugewandten Seite der Elektrodenanordnung, so
dass ein relativ zu der Elektrodenanordnung an dieser vorbei bewegtes
Substrat sehr nah an der Elektrodenanordnung vorbeigeführt werden
kann.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Prozessraum
offen ausgebildet. Dies ermöglicht
die Behandlung oder Bearbeitung von Substraten nahezu beliebiger
Größe. Außerdem kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders
vorteilhaft in einen kontinuierlichen Bearbeitungsprozess eines
Substrats als Bearbeitungsstation eingebaut werden, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung
darüber
hinaus einen geringen Einbauraum benötigt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bilden jeweils
ein den Kanal umrandender Kathodenbereich und ein den Kanal umrandender
Anodenbereich gemeinsam ein axial fluchtendes Paar von Umrandungsbereichen.
Diese geometrisch völlig
neuartige Ausbildung eines plasmaerzeugenden Gas-Durchtrittskanals
ermöglicht besonders
lange Lebenszeiten von metastabil angeregten Atomen und Molekülen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung fließt durch
alle Kanäle
im wesentlichen der gleiche Gasstrom. Dies gewährleistet eine besonders homogene
Bearbeitung eines Substrats.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie
anhand der nun folgenden Beschreibung von in den Fig. dargestellten Ausführungsbeispielen.
Darin zeigen:
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1 schematisch
in teilgeschnittener Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Erzeugung eines Strahls metastabil angeregter Atome,
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2 schematisch,
in vergrößerter Darstellung,
im Querschnitt die Ausführungsform
eines einzelnen Entladungskanals, wobei der Kanal als Durchgangsbohrung
durch ein Plattenelement und durch eine Versiegelung hindurch angebracht
wurde,
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3 schematisch
im Querschnitt in einer Darstellung gemäß 2 eine weitere
Ausführungsform
eines einzelnen Entladungskanals, wobei zur Schaffung des Kanals
vor der Anbringung einer Versiegelung eine Durchgangsbohrung in
dem Plattenelement erstellt wurde,
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4 schematisch
in Draufsicht das Layout einer Elektrodenanordnung mit einer Matrix
von 4×8 Entladungskanälen,
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5 schematisch
als Prinzipskizze ein fraktales Gasverteilungssystem für eine Elektrodenanordnung
gemäß 4,
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6 schematisch
in teilgeschnittener Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einer Elektrodenanordnung, und
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7 schematisch
in Draufsicht ein drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer Darstellung gemäß 4 mit
vier Elektrodenanordnungen.
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1 zeigt
lediglich schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 30:
Eine
Elektrodenanordnung 3 umfasst einen Isolator 12,
der zwischen zwei Elektroden, einer Anode 5 und einer Kathode 4,
angeordnet ist. In der Elektrodenanordnung 3 sind eine
Vielzahl von Kanälen 8 angeordnet,
die nach Art von Durchtrittsöffnungen
oder Durchtrittsbohrungen ausgestaltet sind. 1 zeigt der Übersichtlichkeit
halber lediglich zwei dieser Kanäle 8.
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1 verdeutlicht
schematisch, dass Gas von einer Gaszuführung 36 über eine
Gasverteilung 7 der Elektrodenanordnung 3 zugeführt wird.
Bei dem Durchtritt des Gases durch die Kanäle 8 der Elektrodenanordnung 3 hindurch
wird ein Plasma 1, und zwar erfindungsgemäß ein so
genanntes Atmosphärendruck-Glimmentladungs-Plasma,
erzeugt. Das Plasma erzeugt durch den Durchtritt des Gases einen
Strahl 2 metastabil angeregter Partikel, insbesondere metastabil
angeregter Atome und Moleküle. Diese
werden zur Behandlung eines Substrates 9 verwendet, welches
in einem Prozessraum 40 angeordnet ist und relativ zu der
Vorrichtung 30 eine Bewegung durchlaufen kann.
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Die
beiden Elektroden 4, 5 sind über Anschlussleitungen 10, 11,
deren Anordnung 1 lediglich prinzipienhaft zeigt,
mit einer Spannungsquelle 6 verbunden. Die Spannungsquelle 6 versorgt
die Elektroden 4, 5 mit einer Wechselspannung
von typischerweise 500 bis 3000 Volt, wobei die Frequenz dieser
Spannung typischerweise in einem Bereich zwischen 1 und 10 kHz liegt.
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Die 2 und 3 zeigen
schematisch in Einzeldarstellung jeweils einen Kanal 8 und
einen entsprechenden, den Kanal bildenden Bereich der Elektrodenanordnung 3,
wobei die beiden Ausführungsbeispiele
gemäß 2 und 3 unterschiedlich
sind.
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Der
Kanal 8 gemäß 2,
der nicht maßstabgetreu
abgebildet ist, ist im wesentlichen langgestreckt ausgebildet und
verläuft
entlang einer Geraden 14, welche die Symmetrieachse des
im Querschnitt vorzugsweise kreisförmigen Kanals 8 ausbildet.
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Bei
den in den Fig. dargestellten Ausführungsformen weist jeder Kanal 8 lediglich
einen Abschnitt 41 mit einem Gaseinlaß 37 und einem Gasauslaß 38 auf.
Der Abschnitt 41 erstreckt sich bei den Ausführungsbeispielen
somit über
den gesamten Kanal 8.
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Bei
einer nicht dargestellten Ausführungsform
kann es vorgesehen sein, auch mehrere Abschnitte 41 in
Strömungsrichtung 15 des
Gases hintereinander anzuordnen, so dass eine Sandwich-Bauweise
entsteht. Wichtig ist in diesem Zusammenhang nur, dass die schichtartig
aufeinander folgenden Elektroden 4, 5 jeweils
fortlaufend abwechselnd als Kathode bzw. Anode geschaltet sind.
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Der
Kanal 8 gemäß 2 wird
von einer Wandung 31 gebildet. Die Wandung ist ein im Querschnitt
der Form des Kanals 8 angepasster, im wesentlichen kreiszylindrisch
geformter Werkstoffbereich, der zum Teil von dem Isolator 12 und
zu einem Teil von einer isolierenden Versiegelungsschicht 13 gebildet
wird. Das im wesentlichen entlang einer Ebene E ausgerichtete Plattenelement 12 ist
bei den Ausführungsbeispielen
auf seinen beiden Außenseiten 47a, 47b jeweils
mit einer Metallbeschichtung versehen, welche die Elektroden 4, 5 bereitstellt.
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Der
Gaseinlaß 37 des
Kanals 8 gemäß 2 ist
von einem Kathodenbereich 34 umrandet. Der Kathodenbereich 34 ist
dabei ein im wesentlichen kreisringförmiger Abschnitt der Gesamt-Kathode 4,
innerhalb der, wie dies beispielsweise aus 4 ersichtlich
ist, Ausnehmungen 48 mit einem Durchmesser d angeordnet
sind. Die Werkstoffbereiche des Isolators 12, die die Wandung 31 des
Kanals 8 ausbilden, erstrecken sich also näher an die
Längsache 14 des
Kanals 8 heran, als die Kathodenbereiche 34.
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In
analoger Weise umranden Anodenbereiche 35 den Gasauslaß 38 des
Kanals 8.
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Auf
der der Gaszuführung 36 zugewandten Seite 42 des
Kathodenbereiches 34 und auf der dem Prozessraum 40 zugewandten
Seite 43 des Anodenbereiches 35 ist jeweils eine
Abdeckung 32a angeordnet, die von der Versiegelungsschicht 13 gebildet ist.
Die Versiegelungsschicht 13 bildet bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 darüber hinaus
eine Abdeckung 32b, die Bestandteil der Wandung 31 ist.
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Die
Wandung 31 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 somit
von einem Werkstoffbereich des Isolators 12 und von einem
Werkstoffbereich 32b der Versiegelungsschicht 13 gebildet.
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Wesentlich
ist, dass das durch den Gaseinlaß 37 in den Kanal 8 einströmende Gas
in keinen direkten, unmittelbaren Kontakt mit den metallischen Elektroden 4, 5 gerät, da ein
derartiger Kontakt die Lebensdauer der metastabil angeregten Partikel
negativ beeinflussen würde.
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In
dem Kanal 8 bilden sich elektrische Felder aus, so dass
es zur Bildung eines APG-Plasmas 1 kommt, welches entlang
der Innenseite 49 der Wandung 31 in dem Kanal 8 brennt.
Das Plasma 1 erstreckt sich somit im wesentlichen entlang
der Längsache 14 des
Kanals 8.
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Die
Figuren zeigen schematisch eine im wesentlichen toroidale Ausbildung
des Plasmas 8, bei der etwa im Bereich der Längsache 14 eines
Kanals 8 ein plasmafreier Raum verbleibt. In Abhängigkeit von
Spannung, Frequenz, Druck, der Art des verwendeten Gases und der
Geometrie können
selbstverständlich
auch andere Plasmaformen entstehen. Beispielsweise kann in Abhängigkeit
des Drucks eine Plasmaform erreicht werden, die filamentartig, hohlzylindrisch
oder vollzylindrisch ausgebildet ist. Insgesamt verlässt ein
mit dem Pfeil 2 angedeuteter Strahl aus überwiegend
metastabil angeregten Atomen und Molekülen den Kanal 8 durch
den Gasauslaß 38.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 3 zeigt eine
alternative Ausbildung des Kanals 8 bzw. dessen Wandung 31:
Hier
erstrecken sich die Kathodenbereiche 34 und die Anodenbereiche 35 genau
so weit bis an die Längsachse 14 des
Kanals 8 heran, wie die Werkstoffbereiche des Isolators 12.
Eine Versiegelungsschicht 13 ist auf der der Gaszuführung 36 zugewandten
Seite 42 der Kathodenbereiche 34 und auf der dem
Prozessraum 40 zugewandten Seite 43 der Anodenbereiche 35 angeordnet.
Die Versiegelungsschicht 13 erstreckt sich darüber hinaus
in eine Ausnehmung 48 mit Durchmesser d herein und bildet
auf diese Weise die im wesentlichen kreiszylindrische Wandung 31 des
Kanals 8.
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Wiederum
ist sichergestellt, dass das den Kanal 8 durchströmende Gas
bzw. das Plasma 1 und auch der Strahl 2 metastabil
angeregter Partikel nicht mit der metallischen Elektrode 4, 5 in
Kontakt gerät.
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Eine
Herstellung von Elektrodenanordnungen 3 gemäß 2 kann
beispielsweise erfolgen, indem das dielektrische, isolierende Plattenelement 12 beidseitig
mit metallischen Elektroden 4, 5 beschichtet wird.
Anschließend
kann durch geeignete Techniken, beispielsweise durch Ätzen, erreicht
werden, das Ausnehmungen 48, wie in 2 angedeutet, nach
Art eines Lochmusters in den Elektroden 4, 5 angebracht
werden. Schließlich
kann eine Versiegelungsschicht 13 auf den Außenseiten 42, 43 der
Elektroden 4, 5 angebracht werden, die auch die
Ausnehmungen 48 mit ausfüllt. In einem letzten Arbeitsschritt können zur
Bildung der Kanäle 8 Durchgangsbohrungen
vorgesehen werden, die die gesamte Elektrodenanordnung 3 durchgreifen.
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Eine
Herstellung der Elektrodenanordnung 3 gemäß 3 kann
auf einfache Weise derart erfolgen, dass ein dielektrisches Plattenelement 12 auf seinen
beiden Außenseiten 47a, 47b mit
einer metallischen Beschichtung zur Ausbildung der Elektroden 4, 5 durchgängig, also
vollflächig,
versehen wird. Nunmehr können
Durchgangsbohrungen durch die Elektroden 4, 5 und
den Isolator 12 hindurch vorgenommen werden, wobei der
Durchmesser der Bohrungen etwa d beträgt. Schließlich kann auf die derart hergestellte
Anordnung eine Versiegelungsschicht 13 angebracht werden,
welche die Elektroden 4, 5 auf ihren Außenseiten
und den Isolator 12 mit umhüllt, so dass die Kanäle 8 gebildet
werden.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 3 ermöglicht eine
effiziente Ausgestaltung der Kanäle 8, beispielsweise
durch eine Einarbeitung mittels Lasertechnik. Die Isolierungsschicht 13 kann
in diesem Fall durch einen PECVD-Prozeß, durch Eintauchen in einer
Versiegelungsflüssigkeit
od. dgl. aufgebracht werden.
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Eine
Herstellung der Kanäle 8 als
Durchgangsbohrungen durch die gesamte Elektrodenanordnung 3 hindurch,
wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 2,
ermöglicht
die Vornahme von Durchgangsbohrungen beispielsweise mittels Bohr-
oder Fräswerkzeugen.
Die Isolierungsschicht 13 kann mit dem „spin-coat"-Verfahren oder durch ein PVD-Verfahren
aufgetragen werden.
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Wichtig
in beiden Fällen
ist das Material der Versiegelung. Es ist bekannt, dass einige Polymere die
Eigenschaft haben mit den metastabil angeregten Spezies nur sehr
schwach wechselzuwirken. So führt z.B.
bei reinem Helium, bei dem die Verluste an den Flächen eine
sehr wichtige Rolle spielen, die Anwendung eines entsprechenden
Isoliermaterials zu einer wesentlichen Verlängerung der Lebenszeit von
metastabil angeregtem Helium. Der Beitrag von D. Korzec et al „Insulated
surface discharge for metastables driven processing at atmospheric
Pressure", der zur Veröffentlichung
in Surface and Coatings Technology eingereicht wurde, zeigt, dass
die Anwendung eines Silikonharzes als Isoliermaterial eine Verlängerung der
Lebenszeit von metastabil angeregtem Helium bis auf 50 Mikrosekunden
bewirkt. Die typischen Lebenszeiten bei einer unbeschichteten Elektrode
betragen dagegen nur wenige Mikrosekunden.
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Die
Art der erzeugten Entladung hat einen starken Einfluss auf die geometrischen
Merkmale der Elektrodenanordnung 3. So wird z.B. bei einem Übergang
von einer Streamer-Entladung zu einer Atmosphärendruck-Glimm entladung die
Dicke des Plasmas um Größenordnungen
größer, wodurch
auch bei einem relativ großen
Durchmesser des Kanals der gesamte Querschnitt des Kanals mit Plasma 1 gefüllt wird,
wodurch eine effiziente Anreicherung der metastabil angeregten Spezies
in der Gasströmung
möglich
wird.
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Zusammenfassend
lassen die beiden Ausführungsbeispiele
gemäß 2 und 3 deutlich erkennen,
dass die Elektroden 4, 5 in die Elektrodenanordnung 3 vollständig eingebettet
sind, so dass die elektromagnetische Energie in das Plasma 1 nur
kapazitiv eingekoppelt wird und eine direkte Verbindung zwischen
den Elektroden und dem Plasma 1 vermieden wird.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung bei dem die Elektrodenanordnung 3 eine Matrix
von 4×8
Kanälen 8 umfasst.
Schematisch dargestellt ist die Elektrodenanordnung 3 gemäß 1 in Draufsicht,
so dass erkennbar wird, dass die Kathode 4 durchgehend
ausgebildet ist und ein Lochmuster aufweist. Jedem Kanal 8 ist
ein Kathodenbereich 34 zugeordnet, wobei alle Kathodenbereiche 34 miteinander
verbunden sind.
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In 4 ist
schematisch ein umlaufender Rand der Kathode 4 dargestellt,
der mit einer Außenwandung 16 versehen
ist, welche lediglich schematisch skizziert ist. Die Außenwandung 16 besteht
wiederum aus einem isolierenden Material und weist eine Wandstärke auf,
die deutlich größer ist
als die Wandstärke
der Wandung 31 des Kanals 8.
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5 zeigt
schematisch eine fraktale Gasverteilung 25 als Bestandteil
der Gaszuführung 36. Von
einem zentralen Gaseinlaß 23 eines
aus 6 ersichtlichen Quellenkörpers 21, beispielsweise
eines Aluminiumblockes, führt
eine Vielzahl von Gasleitungen 22 innerhalb des Quellenkörpers 21 zu
einer Gasleitungsplatte 19. Die Gasleitungsplatte 19 weist
Gasleitungen 20 auf, die das Gas zu Gaslöchern 18 einer
Lochplatte 17 hinführen.
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Zwischen
der Gasleitungsplatte 19 und der Elektrodenanordnung 3 ist
die Gaslochplatte 17 angeordnet, um einen definierten Überdruck
aufrechtzuerhalten.
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Das
besondere dieses Systems der Gasverteilung 7 ist, dass
es sich, wie 5 skizziert, um eine fraktale
Gasverteilung 25 handelt. Durch Anordnung einer Vielzahl
von Verzweigungen 26 entlang dem Strömungsweg des Gases wird gewährleistet, dass
sich der Gasstrom immer auf zwei gleich Teilströme aufsplittet, so dass schließlich jeder
Kanal 8 durch einen im wesentlichen gleichen Gasstrom durchflossen
wird. Dies ermöglicht
eine besonders homogene Bearbeitung eines Substrates 9.
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Das
Prinzip einer fraktalen Gasverteilung 25 setzt voraus,
dass die Kanäle 8 in
einer Matrix mit 2n×2m Spalten
und Reihen angeordnet sind, wobei n und m Zahlen aus der Reihe 1,
2, 4, 8, 16 usw. sind. Der Strömungsweg
zwischen dem zentralen Gaseinlaß 23 des
Quellenkörpers 21 und
den einzelnen Kanälen 8 kann
auf diese Weise für
alle Kanäle 8 im
wesentlichen gleich gehalten werden. Die Abzweigungen 26 halbieren
somit jeweils die Gasströme.
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6 zeigt
deutlich, dass zumindest ein Teil der Gasleitungen 22 unmittelbar
in dem Quellenkörper 21 angeordnet
bzw. in diesen eingearbeitet ist. Die Lochplatte 17 und
die Gasleitungsplatte 19 mit der fraktalen Gasverteilung 25 können an
dem beispielsweise als Aluminiumblock ausgebildeten Quellenkörper 21 befestigt
sein. Die im wesentlichen flächig
ausgebildete Elektrodenanordnung 3 ist bezüglich 6 unterhalb
der Gasleitungsplatte 19 angeordnet und mittels Klemmelementen 24,
beispielsweise in Leistenform, an dem Quellenkörper 21 befestigt.
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Die
dem Prozessraum 40 zugewandte Seite 44 der Elektrodenanordnung 3 ist,
wie sich aus 6 ergibt, im wesentlichen vorsprungfrei
ausgebildet, also eben. Dies ermöglicht
einen besonders geringen Abstand zwischen dem Substrat 9 und
der Elektrodenanordnung 3, was bei der Bearbeitung von
einigen Substraten von besonderem Vorteil ist.
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Die
Klemmelemente 24 ragen nur geringfügig über die dem Prozessraum 40 zugewandte
Seite 44 der Elektrodenanordnung 3 in den Prozess raum 40 hinein.
Auch dies trägt
dazu bei, dass die zu behandelnden Substrate 9 sehr nah
an den Gasauslässen 38 der
Kanäle 8 vorbeibewegt
werden können.
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6 zeigt
schematisch die Außenwandung 16 des
umlaufenden Randbereiches der Anode 5 bzw. der Kathode 4.
Eine Isolier-Versiegelung 16 ist hier wichtig, da eine
parasitäre
Entladung an diesen Stellen leicht zünden kann, aber unerwünscht ist. Dies
betrifft gleichermaßen
die Außenkanten
der Kathode 4 und der Anode 5. Vorteilhafterweise
ist diese Außenwandung 16,
was 6 lediglich andeutet, wesentlich stärker ausgebildet
als die Isolierungsschicht 13 im Bereich der Kathodenbereiche 34 und der
Anodenbereiche 35, bzw. deutlich stärker als die Wanddicke der
Wandung 31 des Kanals 8.
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6 zeigt
darüber
hinaus Anschlussleitungen 10 und 11, die ebenfalls
innerhalb des Quellenkörpers 21 geführt sind.
Die Anschlussleitungen 10, 11 sind mittels Anschlusselementen 46 an
die Elektroden 4, 5 angebunden. Wesentlich ist
es, dass die Anschlüsse 46 der
Anschlussleitungen 10, 11 auf der der Gaszuführung 36 zugewandten
Seite 45 der Elektrodenanordnung 3 oder zumindest
nahe dieser Seite 45 angeordnet sind, wie dies 6 zeigt.
Die Anschlüsse 46 befinden
sich somit auf der dem Prozessraum 40 abgewandten Seite
der dem Prozessraum 40 benachbarten Elektrode 5,
so dass auch die in der Regel metallischen Anschlüsse 46 weder
zu Vorsprüngen
der Elektrodenanordnung 3 zu dem Prozessraum 40 hin
führen,
noch zu störenden
Kontakten zwischen Plasma 1 und den metallischen Elektroden 4, 5 führen.
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Jeweils
eine Elektrodenanordnung 3, eine Gaslochplatte 17 und
eine Gasleitungsplatte 19 können zu einem Quellenmodul 27 zusammengefasst sein.
Die Bildung von Quellenmodulen 27 ermöglicht eine nahezu beliebig
große,
zu behandelnde Substratoberfläche.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 7 zeigt eine
lineare Anordnung von vier Quellenmodulen 27, die an einem
gemeinsamen, in 7 nicht dargestellten Quellenkörper 21 montiert
sind.
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Die
Modulbauweise ermöglicht
neben beliebigen Behandlungsbreiten auch eine Anpassung der Vorrichtung 30 an
unterschiedliche Breiten von Substraten 9 ohne größeren Aufwand. 7 deutet
ein Gasverteilungssystem 7 an, welches eine fraktale Gasverteilung
des Gases von dem zentralen Gaseinlaß 23 des Quellenkörpers 21 zu
den Gasleitungsplatten 19 des jeweiligen Quellmoduls 27 bereitstellt. Die
Zahl der Quellenmodule entspricht der Reihe der Zahlen 1, 2, 4,
8, 16, 32 usw.
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7 verdeutlicht
darüber
hinaus, dass bei einer Matrixanordnung von Kanälen 8 vorteilhafterweise
ein Winkel α ungleich
0 zwischen der Bewegungsrichtung 28 des Substrats 9 und
einer Gerade 39, die durch die Spaltenanordnung der Kanäle 8 definiert
wird, besteht.
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Gemäß einer
besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist α = arcctg (n (n – 1)), wobei
n = 2, 4, 8, 16 usw. ist.
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Die
Ausführungsbeispiele
gemäß den Fig. zeigen
eine im wesentlichen plattenförmige
Ausbildung der Elektrodenanordnung 3, die für eine Vielzahl
von Anwendungsfällen
besonders vorteilhaft ist. Es ist jedoch analog auch möglich, dass
die Elektrodenanordnung 3 entlang einer gekrümmten Fläche ausgerichtet
ist, beispielsweise entlang einer kreiszylindrischen Fläche. Dies
könnte
beispielsweise die Bearbeitung von rohrförmigen Körpern ermöglichen.
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In
der vorliegenden Patentanmeldung wurde die der Gaszuführung 36 zugewandte
Elektrode als Kathode 4 bzw. als Kathodenbereich 34 und
die dem Prozessraum 40 zugewadte Elektrode der Elektrodenanordnung 3 als
Anode 5 bzw. als Anodenbereich 35 bezeichnet.
Es sei darauf hingewiesen, dass es zunächst beliebig ist, welche der
beiden Elektroden 4, 5 als Anode bzw. als Kathode
geschaltet wird. Wichtig ist lediglich, dass zwischen den beiden
Elektroden 4, 5 ein elektrisches Feld aufgebaut
wird und es innerhalb des Kanals 8 zu einer isolierten
Oberflächenentladung
kommt. Je nachdem, ob die der Elektrodenanordnung 3 benachbarte
Gaslochplatte 17 als Isolator ausgebildet ist oder aus
metallischem Material besteht, kann eine entsprechende Schaltung
der dieser Gaslochplatte 17 benachbarten Elektrode 4 erfolgen.
So ist vorteilhafterweise, wenn die Gaslochplatte 17 aus
einem dielektrischen Material besteht, die Elektrode 4 mit
hoher Spannung polarisiert und für
den Fall, dass die Gaslochplatte 17 aus einem leitenden
Material besteht, ist die dieser Gaslochplatte 17 zugewandte
Elektrode 4 geerdet.