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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
zum Durchführen eines
Bearbeitungsschrittes, wie zum Beispiel Ätzen, Sputtern, Beschichten
und CVD auf einem Objekt, wie zum Beispiel einem Substrat oder Target,
durch Ausnutzung von Entladungsplasma.
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Verwandter Stand
der Technik
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Entladungsplasmaanlagen mit magnetischer neutraler
Linie oder Schleifenentladungsplasmaanlagen sind in den Japanischen
Patentschriften Nr. 2705897 und 3177573 vorgeschlagen. Die Effektivität derartiger
Anlagen ist nachgewiesen und ihre industriellen Vorzüge wurden
bestätigt.
Die Plasmaentladung mit magnetischer neutraler Linie oder die Schleifenentladung
(auch abgekürzt
bezeichnet als NLD) weist zwei Hauptmerkmale auf, die andere Plasmaanlagen
nicht aufweisen.
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Eines der Merkmale ist, dass sie
die Steuerbarkeit von Zeit/Raum bezüglich der Größe und der Lage
des zu erzeugenden Plasmas bereitstellt. Mit anderen Worten, sowohl
die Größe, als
auch die Lage des erforderlichen Plasmas kann hinsichtlich sowohl
der Zeit, als auch des Raumes verändert werden. Aus diesem Grund
kann eine magnetische neutrale Linie in einer Vakuumkammer durch
Steuerung von außerhalb
ohne Schwierigkeit erzeugt werden und das Plasma kann längs des
Profils der magnetischen neutralen Linie erzeugt werden. Dieser
Typ der Freiheit ist in keinen anderen Anlagen anzutreffen.
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Das andere Merkmal ist, dass das
NLD-Plasma keine Komponente höherer
Temperatur enthält, die
für Oberflächenbehandlungen
nicht notwendig ist, und ein Plasma höherer Dichte im Vergleich mit jedem
anderen Plasmaerzeugungsverfahren unter einer niedrigeren Gasdruckversorgung
erzeugt werden kann.
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Diese Merkmale stammen von einem
sogenannten chaotischen Phänomen
von Elektronen, die um eine magnetische neutrale Linie herum wegen der
mäandrischen
Bewegungen, die die neutrale Linie kreuzen, wenn ein hochfrequentes
elektrisches Feld an der neutralen Linie angelegt wird, erzeugt und
angeordnet werden.
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Die um die neutrale Linie herum zu
erzeugenden Elektronen sind gut erhitzt und so chaotisch thermalisiert,
dass sie zu einem Anstieg der eigentlichen Elektronendichte und
nicht zum Anstieg der Temperatur unter der Anwendung des normalen hochfrequenten
elektrischen Feldes führen.
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Elektronen höherer Dichte mit niedrigerer Temperatur
erleichtern die Übertragung
der Elektronenenergie an neutrale Verbindungen und Ionen, so dass
ein Plasma niedrigerer Temperatur und höherer Dichte unter niedrigerer
Gasdruckversorgung erzeugt werden kann. Dies führt uns dazu, dass dieses Plasma
für den
beschädigungsarmen
und hochproduktiven Betrieb der Oberflächenbearbeitung nutzbar ist.
Tatsächlich
die NLD-Anlage:
Entladungsplasma-Bearbeitungsanlagen mit magnetischer neutraler Linie
werden bemerkenswert gut auf dem Gebiet der Ultramikrobearbeitung
eingesetzt, das zunehmend hohe Bearbeitungsgenauigkeit wie zum Beispiel
die Glasbearbeitung für
Mikrolinsen und optische Wellenleiter und das Ätzen von niedrigdielektrischen
Materialien erfordert.
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1 der
beigefügten
Zeichnungen ist eine konzeptionelle Darstellung einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie, die für Zwecke der Bearbeitung der
Oberfläche eines
scheibenförmigen
Substrats hergestellt wurde. Derartige Anlagen sind bis jetzt hergestellt
worden. Bezug nehmend auf 1,
umfasst die veranschaulichte Anlage eine zylindrische Vakuumkammer
A und drei Spulen, die eine obere Spule B, eine mittlere Spule C
und eine untere Spule D enthalten, die außerhalb der Vakuumkammer A
koaxial angeordnet werden. Eine kreisförmige magnetische neutrale
Linie E wird in der zylindrischen Vakuumkammer A durch Regeln von
Strömen
hergestellt, die veranlasst werden, zu den drei Spulen B, C und
D zu fließen. Das
Plasma wird in der Form eines Torus erzeugt, der einen Kern der
kreisförmigen
magnetischen neutralen Linie E durch ein Induktionsfeld aufweist,
das auf den Azimuth gerichtet ist, das von einem Erregerstrom erzeugt
wird, der durch die HF-Spule G fließt, die außerhalb einer isolierenden
zylindrischen Vakuumwand F, die in der Regel aus Keramik hergestellt ist,
gewickelt wurde. Für
dieses Verfahren können der
Durchmesser und die vertikale Position des torusförmigen Plasmas
durch die Kombination der elektrischen Ströme, die veranlasst werden,
zu den Spulen B, C und D auch während
des Bearbeitungsschrittes fließen,
frei gesteuert werden.
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Wie oben dargelegt, kann das Plasma
hoher Dichte und niedriger Temperatur in einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie erzeugt werden, und dieses Merkmal
ist sehr vorteilhaft, wenn es für
verschiedene Bearbeitungsschritte genutzt wird. Folglich besteht
ein starker Bedarf an verbesserten Entladungsplasma-Bearbeitungsanlagen
mit magnetischer neutraler Linie, die charakteristische Merkmale
aufweisen, die in keinen anderen Typenanlagen anzutreffen sind.
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Obwohl die Entladungsplasma-Bearbeitungsanlagen
mit magnetischer neutraler Linie bemerkenswert gut eingesetzt werden,
wie oben beschrieben, weisen sie noch Raum für Verbesserung von dem Standpunkt
der leichten Handhabung und der Verringerung der Zeit auf, die für die Wartung
und die Einstellung notwendig ist. Außerdem kann die Anlage insbesondere
kostspielig sein, wenn teure Keramik für den Zweck des Erlangens erwünschter
Eigenschaften, einschließlich
Festigkeit und Widerstand gegen Vakuum, verwendet wird. Folglich
wurde die Entwicklung von preisgünstigeren
neuartigen Materialien, die handelsüblich sein werden, sehnlich
erwartet.
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In dem Fall des gegenwärtig verfügbaren Entladungsplasmas
mit kreisförmiger
magnetischer neutraler Linie muss theoretisch ein zylindrischer
keramischer Behälter
als Seitenwand einer Vakuumkammer verwendet werden und eine Spule
mit einer Windung für
Hochfrequenz (HF) muss um den äußeren. Umfang
des Behälters
gewickelt sein, um ein elektrisches Feld längs einer kreisförmigen magnetischen
neutralen Linie anzulegen. Ein dickwandiger zylindrischer keramischer
Behälter
jedoch, der einen Durchmesser von mehreren Dutzend Zentimetern aufweist,
ist teuer und, wenn die innere Wandoberfläche, die sich auf der Vakuumseite
befindet, sehr glatt hergestellt ist, müssen einige Maßnahmen
ergriffen werden, um die der Affinität für Gas eines speziellen Typs
zuzuschreibende Adsorption zu beseitigen oder zu vermeiden. Wie
oben dargelegt, erhöht
die Verwendung von teurer Keramik als Wandmaterial für den Zweck
des Erreichens gewünschter
Eigenschaften, einschließlich
Festigkeit und Widerstand gegen Vakuum, den Preis der eigentlichen
Anlage, insbesondere wenn die Anlage groß ist. Dies ist auch ein Problem,
das für
Bearbeitungsschritte zu lösen
ist, die Bearbeitungsanlagen des Typs ICP verwenden.
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Folglich muss die vorliegende Erfindung
die oben erkannten Probleme lösen.
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Außerdem müssen herkömmliche Bearbeitungsanlagen
mit drei magnetischen Feldspulen, wie in 1 veranschaulicht, leicht und energiesparend sein,
und zur selben Zeit eine verringerte Anzahl von Komponenten aufweisen,
was durch Verringern der Anzahl der Spulen so weit wie möglich vom
Standpunkt der Anordnung der anderen Komponenten für die Plasmasbearbeitung
zu erreichen ist.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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In Anbetracht der oben erkannten
Umstände ist
es daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie bereitzustellen, die durch Verwenden
einer völlig
neuartigen Entladungsanlage mit magnetischer neutraler Linie realisiert
wird, in welcher das Entladungsplasma mit magnetischer neutraler
Linie in einem peripheren Raum erzeugt wird, der in dem Inneren
eine magnetische neutrale Linie durch Anwenden eines HF-Feldes auf die magnetische
neutrale Linie unter einem Winkel enthält, der schräg zu der
Ebene der magnetischen neutralen Linie ist, wobei der Winkel einen
Winkel umfasst, der rechtwinklig sein kann.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, eine Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage mit magnetischer
neutraler Linie bereitzustellen, die leicht ist und eine minimale
Anzahl von Komponenten aufweist, was durch Ver besserung des Aufbaues
der Magnetfeld erzeugenden Mittel und durch Verringerung der Längsabmessung
der Anlage und insbesondere der der Vakuumkammer zum Erzeugen des
Plasmas erreicht wird.
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Eine dritte Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, eine Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage mit magnetischer
neutraler Linie bereitzustellen, die ohne Verwendung eines teuren
Wandmaterials, wie zum Beispiel Keramik, realisiert wird, um die
Kosten zu senken, wohingegen sie leicht ist und eine minimale Anzahl
von Komponenten aufweist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die obige erste Aufgabe durch Bereitstellen einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
zum Bearbeiten eines Objekts durch Ausnutzung von Plasma in einer Vakuumkammer
erreicht, wobei das System umfasst: ein Magnetfeld erzeugende Mittel
zum Erzeugen einer magnetischen neutralen Linie, die durch eine
Aufeinanderfolge von magnetfeldfreien Positionen gebildet wird,
die kontinuierlich in der Vakuumkammer vorhanden sind, und der Form
und der Größe des Bearbeitungsobjekts
entsprechen, und ein elektrisches Feld erzeugende Mittel zum Erzeugen
des Entladungsplasmas in einem Raum, der die magnetischen neutralen
Linien enthält,
durch Anwenden eines hochfrequenten elektrischen Feldes auf die
magnetische neutrale Linie, die in der Vakuumkammer durch die Magnetfeld
erzeugenden Mittel unter einem schrägen Winkel erzeugt wird, wobei
der schräge
Winkel rechtwinklig sein kann.
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Vorzugsweise werden die Magnetfeld
erzeugenden Mittel und die elektrisches Feld erzeugenden Mittel
axialsymmetrisch in Form eines Kreises, eines Vieleckes oder einer
Ellipse angeordnet.
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Vorzugsweise werden die Magnetfeld
erzeugenden Mittel angepasst, um einen Gleichstrom zu verwenden.
Alternativ können
die Magnetfeld erzeugenden Mittel angepasst werden, um einen Wechselstrom
zu verwenden, der von einer handelsüblichen Frequenz sein kann.
Alternativ können
noch die Magnetfeld erzeugenden Mittel angepasst werden, um einen
gemischten Strom zu verwenden, der unter Verwendung eines Gleichstromes
und eines Wechselstromes gebildet wird, der von einer handelsüblichen
Frequenz sein kann.
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Vorzugsweise umfassen die ein hochfrequentes
elektrisches Feld erzeugenden Mittel ein Paar von Elektroden, die
an den gegenüberliegenden
Seiten der erzeugten magnetischen neutralen Linie angeordnet werden.
Die paarweisen Elektroden können
ein scheibenförmiges
Profil mit oder ohne zentrale Öffnung
oder ein ringförmiges
Profil aufweisen.
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Vorzugsweise umfassen die Magnetfeld
erzeugenden Mittel drei magnetisches Feld erzeugende Spulen, die
eine obere Spule, eine mittlere Spule und eine untere Spule enthalten,
die in Abständen koaxial
angeordnet werden, und elektrische Ströme werden veranlasst, zu den
jeweiligen magnetisches Feld erzeugenden Spulen in der Weise zu
fließen, dass
die Magnetfelder auf der Achse, die von jeder der zwei benachbart
angeordneten Spulen erzeugt werden, umgekehrt gerichtet sind, so
dass die Größe der magnetischen
neutralen Linie, einschließlich
deren Durchmesser, durch Steuerung sowohl der vertikalen Position
der geschlossenen und gekrümmten magnetischen
neutralen Linie, die durch die obere und die untere Spule gebildet
wird, die kreisförmig sein
können,
als auch des elektrischen Stromes, der durch die mittlere Spule
fließt,
reguliert werden kann.
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Die zweite Aufgabe der vorliegenden
Erfindung wird durch Bereitstellen einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
zum Bearbeiten eines Objekts durch Ausnutzung des Plasmas in einer
Vakuumkammer erreicht, wobei die Anlage umfasst: ein Magnetfeld
erzeugende Mittel zum Erzeugen einer magnetischen neutralen Linie,
die durch eine Aufeinanderfolge von magnetfeldfreien Positionen
gebildet wird, die kontinuierlich in einer Vakuumkammer vorhanden
sind, und ein elektrisches Feld erzeugende Mittel zum Erzeugen des
Entladungsplasmas in einem Raum, der die magnetische neutrale Linie
enthält,
durch Anwenden eines hochfrequenten elektrischen Feldes auf die
magnetische neutrale Linie, die in der Vakuumkammer erzeugt wird,
um ein Objekt in der Vakuumkammer durch Ausnutzung von Plasma zu
bearbeiten, wobei die Magnetfeld erzeugenden Mittel einen zylindrischen
Magnet enthalten, der ein erstes Ende, das als N-Pol arbeitet, und
ein zweites Ende, das als S-Pol arbeitet, aufweist, wobei das erste
und das zweite Ende längs
der axialen Linie der Anlage angeordnet werden und eine Konstantstromspule
koaxial bezüglich
des zylindrischen Magneten an der Außenseite der letzteren angeordnet
wird, wobei der Durchmesser der ringförmigen magnetischen neutralen
Linie, der durch den zylindrischen Magnet und die Konstantstromspule
gebildet wird, angepasst wird, um einstellbar zu sein, und durch
Auswählen des
elektrischen Stromes, der durch die Konstantstromspule fließt, definiert
wird.
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Wie in der Japanischen Patentschrift
Nr. 2705897 beschrieben, ist ein Dreispulensystem erforderlich,
um ein geschlossenes und gekrümmtes magnetisches
neutrales Liniensystem zusammen mit seiner Größe und seiner vertikalen Position
genau zu steuern. Die vertikale Position kann jedoch durch Steuerung
des Abstandes vom System zu der Oberfläche des Bearbeitungsobjekts
gesteuert werden. Mit anderen Worten, die vertikale Position kann
durch Auswählen
einer entsprechenden Höhe
für die
Oberfläche
des Bearbeitungsobjekts gesteuert werden. Dadurch ist es möglich, das
herkömmliche
Dreispulensystem durch die Kombination einer einzelnen Magnetfeldspule
und eines zylindrischen Magnetsystems zu ersetzen, um die Größe der geschlossenen und
gekrümmten
magnetischen neutralen Linie zu steuern, um das Gesamtsystem leicht
zu machen und eine verringerte Anzahl von Komponenten zu umfassen.
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In einer Anlage zum Erreichen der
zweiten Aufgabe der vorliegenden Erfindung können die elektrisches Feld
erzeugenden Mittel zum Erzeugen des Entladungsplasmas in einem Raum,
der die magnetische neutrale Linie enthält, durch Anwenden eines hochfrequenten
elektrischen Feldes auf die magnetische neutrale Linie, die in der
Vakuumkammer erzeugt wird, entweder des induktiven Typs oder des kapazitiven
Typs sein.
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Vorzugsweise werden die Magnetfeld
erzeugenden Mittel und die elektrisches Feld erzeugenden Mittel
axialsymmetrisch in Form eines Kreises, eines Vieleckes oder einer
Ellipse angeordnet.
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Vorzugsweise werden die Magnetfeld
erzeugenden Mittel angepasst, um einen Gleichstrom zu verwenden.
Alternativ können
die Magnetfeld erzeugenden Mittel angepasst werden, um einen Wechselstrom
zu verwenden, der von einer handelsüblichen Frequenz sein kann.
Alternativ können
die Magnetfeld erzeugenden Mittel weiterhin angepasst werden, um
einen gemischten Strom zu verwenden, der unter Verwendung eines
Gleichstromes und eines Wechselstromes gebildet wird, der von einer
handelsüblichen
Frequenz sein kann.
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Die dritte Aufgabe der vorliegenden
Erfindung wird durch Bereitstellen einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
erreicht, bei der elektrisches Feld erzeugende Mittel in einer Vakuumkammer
in der Weise angeordnet werden, dass sie ein hochfrequentes elektrisches
Feld auf eine magnetische neutrale Linie anwenden, die in der Vakuumkammer durch
Magnetfeld erzeugende Mittel unter einem schrägen Winkel erzeugt wird, wobei
der schräge Winkel
möglicherweise
rechtwinklig sein kann.
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Vorzugsweise werden die elektrisches
Feld erzeugenden Mittel axialsymmetrisch in Form eines Kreises,
eines Vieleckes oder einer Ellipse angeordnet.
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Vorzugsweise umfassen die ein hochfrequentes
elektrisches Feld erzeugenden Mittel ein Paar von Elektroden, die
an den gegenüberliegenden
Seiten der erzeugten magnetischen neutralen Linie angeordnet sind.
Die paarweisen Elektroden können
ein scheibenförmiges
Profil mit oder ohne zentrale Öffnung
oder ein ringförmiges
Profil aufweisen.
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In der Anlage, die angepasst wird,
um die dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird
das Entladungsplasma mit magnetischer neutraler Linie in einem Umgebungsraum,
der die magnetische neutrale Linie enthält, durch Anwenden eines hochfrequenten
elektrischen Feldes auf die magnetische neutrale Linie unter einem
schrägen Winkel,
der rechtwinklig sein kann, erzeugt. Folglich wird mit dieser Anlage
ein hochfrequentes elektrisches Feld nicht in einer Richtung, die
parallel zu der erzeugten magnetischen neutralen Linie ist, sondern in
einer Richtung, die die magnetisch neutrale Linie schichtweise anordnet,
angelegt. Folglich ist es in dem Fall einer geschlossenen und gekrümmten neutralen
Linie nicht mehr notwendig, eine HF-Spule längs der geschlossenen und gekrümmten neutralen Linie
an der Außenseite
davon zu wickeln. Dies bedeutet, dass im Gegensatz zu einer Anlage
des induktiven Feldtyps, diese Anlage keinen Raum außerhalb
der geschlossenen und gekrümmten
neutralen Linie zum Anordnen einer HF-Spule erfordert. Mit anderen
Worten, die Räume,
die sich über
und unter oder links und rechts von der geschlossenen und gekrümmten neutralen
Linie befinden, stehen für
bestimmte andere Zwecke zur Verfügung
und die Anlage ist frei von einer Vakuumwand, die aus einem isolierenden
Material, wie zum Beispiel Keramik, hergestellt ist, das notwendigerweise
erforderlich ist, wenn ein induktives Feld von zum Beispiel außerhalb
des Vakuumbehälters
angelegt wird. In einer Ausführungsform,
wo die das HF-Feld
erzeugenden Mittel ein Paar von Elektroden umfassen, die über und
unter der magnetischen neutralen Linie angeordnet werden, wird ein
hochfrequentes elektrisches Feld zwischen den Elektroden angelegt.
Solch ein Typ der Anwendung eines elektrischen Feldes wird in der
Beschreibung als "kapazitiver Feldtyp" bezeichnet.
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Alternativ können die elektrisches Feld
erzeugenden Mittel axialsymmetrisch in Form eines Kreises, eines
Vieleckes oder einer Ellipse angeordnet werden, die mit dem Oberflächenprofil
des Bearbeitungsobjekts identisch sind, so dass ein hochfrequentes
elektrisches Feld parallel zu der magnetischen neutralen Linie angelegt
werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer herkömmlichen kreisförmigen Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie des induktiven Feldtyps;
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine schematische Perspektivansicht einer scheibenförmigen Elektrode,
die für
elektrisches Feld erzeugende Mittel einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann;
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4 ist
eine schematische Perspektivansicht einer ringförmigen Elektrode, die für elektrisches
Feld erzeugende Mittel einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage mit magnetischer
neutraler Linie gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann;
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5 ist
eine schematische Perspektivansicht einer scheibenförmigen Elektrode,
die eine zentrale Öffnung
aufweist, die für
die das elektrische Feld erzeugenden Mittel einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann;
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform
der Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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7 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform
der Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie gemäß der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird nun
ausführlicher
mit Bezug auf 2 bis 7 der beigefügten Zeichnungen
beschrieben, die die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung veranschaulichen.
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2 der
beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht schematisch eine bevorzugte Ausführungsform
der Entladungsplasma-Beschichtungsanlage mit magnetischer neutraler
Linie gemäß der Erfindung.
Die veranschaulichte Anlage umfasst eine Vakuumkammer 1,
die aufweist: einen kreisförmigen Längsquerschnitt,
drei magnetisches Feld erzeugende Spulen 2, 3, 4,
die angepasst werden, um eine magnetische neutrale Linie 5 zu
erzeugen, die durch eine Aufeinanderfolge von magnetfeldfreien Positionen
gebildet wird, die kontinuierlich in der Vakuumkammer 1 vorhanden
sind, und ein Paar von scheibenförmigen
(siehe 3) oder ringförmigen (siehe 4) Elektroden 6, 7,
die in jeweiligen Positionen höher
und tiefer bezüglich
der kreisförmigen
magnetischen neutralen Linie 5 angeordnet werden, die in der
Vakuumkammer 1 durch die drei magnetisches Feld erzeugende
Spulen 2, 3, 4 erzeugt wird, und angepasst
werden, um ein hochfrequentes elektrisches Feld unter rechtem Winkel
bezüglich
der kreisförmigen
magnetischen neutralen Linie 5 anzuwenden. Es ist zu beachten,
dass der hier verwendete Begriff "ringförmig" ein Konzept darstellt,
das kreisförmig, vieleckig
und elliptisch umfasst.
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Elektrische Ströme werden veranlasst, jeweilig
zu den drei magnetisches Feld erzeugende Spulen 2, 3, 4 in
der Weise zu fließen,
dass die Magnetfelder auf der Achse, die durch jede der zwei benachbart
angeordneten Spulen erzeugt werden, umgekehrt gerichtet sind, so
dass die Größe der magnetisch
neutralen Linie 5, einschließlich ihr Durchmesser, durch
Steuerung sowohl der vertikalen Position der geschlossenen und gekrümmten magnetischen neutralen
Linie, die durch die obere Spule 2 und die untere Spule 4 gebildet
wird, die kreisförmig
sein kann, als auch des elektrischen Stromes, der durch die mittlere
Spule 3 fließt,
reguliert werden kann. Obwohl die drei magnetisches Feld erzeugenden
Spulen 2, 3, 4 angepasst werden, um eine
kreisförmige magnetische
neutrale Linie 5 in der veranschaulichten Ausführungsform
zu erzeugen, werden sie im Allgemeinen so angepasst, um eine magnetische
neutrale Linie zu erzeugen, deren Profil und Größe dem Profil und der Größe des Bearbeitungsobjekts
(nicht gezeigt) entsprechen.
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Das Paar von scheibenförmigen oder
ringförmigen
Elektroden 6, 7, die in der Vakuumkammer 1 angeordnet
werden, wird an die jeweiligen HF-Stromquellen 8, 9 angeschlossen,
so dass ein hochfrequentes elektrisches Feld zwischen den Elektroden angelegt
wird. Solch ein Typ der Anwendung des elektrischen wird in dieser
Beschreibung als "kapazitiver Feldtyp" definiert. Andererseits wird
der oben beschriebene herkömmliche
Typ als "induktiver Feldtyp" bezeichnet. In dem Fall des kapazitiven
Feldtyps kann ein direkter Durchbruch zwischen der oberen und der
unteren Elektrode 6, 7 eintreten, um die Anlage
zu beschädigen,
wenn die HF-Entladung eine Gleichstromkomponente enthält. Folglich
werden gemäß der vorliegenden
Erfindung die Elektroden 6, 7 jeweilig mit Isolatoren 10 beschichtet,
um solch ein Problem zu vermeiden. Das Profil der Elektroden 6, 7 kann
je nach dem für
die Bearbeitung verwendeten speziellen Verfahren verändert werden.
Zum Beispiel werden scheibenförmige
Elektroden für
CVD verwendet, wohingegen ringförmige
Elektroden für
einen Bearbeitungsschritt ausgewählt
werden, der eine dritte Oberfläche
des Target zum Sputtern erfordert, so dass ein Sputterweg von dem
zu bearbeitenden Substrat gebildet werden kann.
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In Bezug auf die obige Beschreibung,
obwohl die Elektroden 6, 7 jeweilig über und
unter der Ebene angeordnet werden, die die kreisförmige magnetische
neutrale Linie 5 enthält,
die in der Vakuumkammer 1 durch drei magnetisches Feld
erzeugende Spulen 2, 3, 4 in dem veranschaulichten
Beispiel erzeugt wird, können
sie alternativ so angeordnet werden, um ein hochfrequentes elektrisches
Feld unter einem schrägen
Winkel bezüglich
der magnetischen neutralen Linie, die in der Vakuumkammer 1 durch die
magnetisches Feld erzeugenden Spulen 2, 3, 4 je nach
der Anwendung der Anlage erzeugt wird, anzulegen.
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Obwohl drei Steuerungsfeld erzeugende Spulen
als Magnetfeld erzeugende Mittel in der veranschaulichten Ausführungsform
verwendet werden, kann für
die Zwecke der Erfindung, je nach dem Aufbau der Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage, jede
Anzahl von Spulen verwendet werden. Ringförmige Elektroden, wie in 4 veranschaulicht, oder scheibenförmige Elektroden,
die eine zentrale Öffnung
aufweisen, wie in 5 veranschaulicht,
können
als ein elektrisches Feld erzeugende Mittel an Stelle der scheibenförmigen Elektroden
verwendet werden.
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform
der Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie gemäß der vorliegenden Erfindung. Bezug
nehmend auf 6, umfasst
die veranschaulichte Anlage eine Vakuumkammer 11, die einen Plasmaerzeugungsabschnitt 12 und
einen Substratbearbeitungsabschnitt 13 enthält. Wie
in 6 gezeigt, wird ein
zylindrischer Magnet 14 längs der axialen Linie der Vakuumkammer
in der Weise angeordnet, dass ein erstes Ende davon als N-Pol arbeitet und
ein zweites Ende davon als S-Pol arbeitet, und eine Konstantstromspule 15 wird
außerhalb
des zylindrischen Magneten 14 koaxial angeordnet. Die Konstantstromspule 15 ist über eine
Stromeinstellschaltung 16 an eine Konstantstromquelle 17 angeschlossen.
Der zylindrische Magnet 14 und die Konstantstromspule 15 werden
angepasst, um eine magnetische neutrale Linie 18 zu erzeugen,
die durch eine Aufeinanderfolge von magnetfeldfreien Positionen
gebildet wird, die kontinuierlich in dem Plasmaerzeugungsabschnitt 12 der
Vakuumkammer 11 vorhanden sind. Der Durchmesser der ringförmigen magnetischen
neutralen Linie 18, die durch den zylindrischen Magnet 14 und
die Konstantstromspule 15 gebildet wird, kann mit Absicht
durch Verändern
des elektrischen Stromes, der durch die Konstantstromspule 15 fließt, mittels
der Stromeinstellschaltung 16 ausgewählt werden.
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Obgleich in 6 nicht gezeigt, werden als eine Selbstverständlichkeit
andere ein elektrisches Feld erzeugende Mittel zum Erzeugen des
Entladungsplasmas in einem Raum, der die magnetische neutrale Linie 18 enthält, durch
Anwenden eines HF-Feldes auf die magnetische neutrale Linie 18,
die in dem Plasmaerzeugungsabschnitt 12 der Vakuumkammer 11 erzeugt
wird, bereitgestellt. Die elektrisches Feld erzeugenden Mittel können von
dem induktiven Typ sein, wie in 1 veranschaulicht. Wenn
dies der Fall ist, können
sie innerhalb des zylindrischen Magneten 14 als HF-Antennenspule
angeordnet werden.
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7 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform
der Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage
mit magnetischer neutraler Linie gemäß der vorliegenden Erfindung.
In diesem Beispiel sind die elektrisches Feld erzeugenden Mittel
zum Erzeugen des Entladungsplasmas in einem Raum, der die magnetische
neutrale Linie enthält,
durch Anwenden eines hochfrequenten elektrischen Feldes auf die
magnetische neutrale Linie von dem kapazitiven Typ.
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Wie in dem Fall von 6, weist die Vakuumkammer 11 einen
Plasmaerzeugungsabschnitt 12 und einen Substratbearbeitungsabschnitt 13 auf.
Wie in 7 gezeigt, wird
ein zylindrischer Magnet 14 längs der axialen Linie der Vakuumkammer
in der Weise angeordnet, dass ein erstes Ende davon als N-Pol arbeitet
und ein zweites Ende davon als S-Pol arbeitet, und eine Konstantstromspule 15 koaxial
außerhalb
des zylindrischen Magneten 14 angeordnet wird. Die Konstantstromspule 15 wird über eine Strombegrenzungsschaltung 16 an
eine Konstantstromquelle 17 angeschlossen. Der zylindrische
Magnet 14 und die Konstantstromspule 15 werden
angepasst, um eine magnetische neutrale Linie 18 zu erzeugen,
die durch eine Aufeinanderfolge von magnetfeldfreien Positionen
gebildet wird, die kontinuierlich in dem Plasmaerzeugungsabschnitt 12 der
Vakuumkammer 11 vorhanden sind. Der Durchmesser der ringförmigen magnetischen
neutralen Linie 18, die durch den zylindrischen Magnet 14 und
die Konstantstromspule 15 gebildet wird, kann mit Absicht
durch Verändern
des elektrischen Stromes, der durch die Konstantstromspule 15 fließt, mittels
der Strombegrenzungsschaltung 16 ausgewählt werden.
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Die paarweisen Elektroden 19, 20 werden über und
unter der magnetischen neutralen Linie 18 in dem Plasmaerzeugungsabschnitt 2 der
Vakuumkammer 11 angeordnet und angepasst, um ein hochfrequentes
elektrisches Feld unter rechtwinklig bezüglich der magnetischen neutralen
Linie 18 anzulegen. Die Elektroden 19, 20 können ein
scheibenförmiges
Profil, wie in 3 gezeigt,
ein ringförmiges Profil,
wie in 4 gezeigt, oder
ein scheibenförmiges
Profil mit einer zentralen Öffnung,
wie in 5 gezeigt, je
nach der Anwendung der Anlage, aufweisen. Obwohl die Elektroden 19, 20 in
den veranschaulichten Beispielen eine kreisförmige äußere Kontur aufweisen, können sie,
je nach der Anwendung der Anlage, eine vieleckige oder elliptische äußere Kontur
aufweisen.
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Das Paar von Elektroden 19, 20,
die in dem Plasmaerzeugungsabschnitt 12 der Vakuumkammer 11 angeordnet
werden, wird an die jeweiligen HF-Stromquellen 21, 22 angeschlossen,
so dass ein hochfrequentes elektrisches Feld zwischen den Elektroden
angelegt wird. In dem Fall des "kapazitiven Feldtyps" kann ein direkter
Durchbruch zwischen der oberen und der unteren Elektrode 19, 20 eintreten, um
die Anlage zu beschädigen,
wenn die HF-Entladung
eine Gleichstromkomponente enthält.
Folglich werden gemäß der vorliegenden
Erfindung die Elektroden 19, 20 mit jeweiligen
Isolatoren 23 beschichtet, die in 7 veranschaulicht sind, um solch ein Problem
zu vermeiden. Das Profil der Elektroden 19, 20 kann,
je nach dem für
die Bearbeitung verwendeten speziellen Verfahren, verändert werden.
Zum Beispiel werden scheibenförmige
Elektroden für
CVD verwendet, wohingegen ringförmige
Elektroden für einen
Bearbeitungsschritt ausgewählt
werden, die eine dritte Oberfläche
des Target zum Sputtern erfordert, so dass ein Sputterweg von dem
zu bearbeitenden Substrat gebildet werden kann.
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Bezug nehmend auf die obige Beschreibung, obwohl
die Elektroden 19, 20 jeweilig über und
unter der Ebene angeordnet werden, die die kreisförmige magnetische
neutrale Linie 18 enthält,
die in dem Plasmaerzeugungsabschnitt 12 der Vakuumkammer 11 in
dem veranschaulichten Beispiel erzeugt wird, können sie alternativ angeordnet
werden, um ein hochfrequentes elektrisches. Feld unter einem schrägen Winkel
bezüglich der
magnetischen neutralen Linie 18, je nach der Anwendung
der Anlage, anzuwenden.
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Wie oben beschrieben, werden gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage zum Bearbeiten
eines Objekts durch Ausnutzung von Plasma in einer Vakuumkammer
ein Magnetfeld erzeugende Mittel zum Erzeugen einer magnetischen
neutralen Linie, die durch eine Aufeinanderfolge von magnetfeldfreien Positionen
gebildet wird, die kontinuierlich in der Vakuumkammer vorhanden
sind und angepasst werden, um eine magnetische neutrale Linie zu
erzeugen, die der Form und der Größe des Bearbeitungsobjekts
entspricht, bereitgestellt. Elektrisches Feld erzeugende Mittel
werden zum Erzeugen des Entladungsplasmas in einem Raum, der die
magnetische neutrale Linie enthält,
durch Anwenden eines hochfrequenten elektrischen Feldes auf die
magnetische neutrale Linie bereitgestellt, die in der Vakuumkammer
durch Magnetfeld erzeugende Mittel unter einem schrägen Winkel,
der möglicherweise
den rechten Winkel umfasst, erzeugt. Folglich kann gemäß der vorliegenden
Erfindung der herkömmliche
induktive Feldtyp in den kapazitiven Feldtyp geändert werden, so dass es nicht
mehr notwendig ist, eine Isolatorwand der Vakuumkammer zu verwenden,
und Metall, wie zum Beispiel Edelstahl, kann alternativ verwendet
werden, während
die Merkmale beibehalten werden, die sowohl Zeit/Raum, als auch
die Raumsteuerbarkeit bezüglich
der Größe und der
Lage des zu erzeugenden Plasmas niedrigen Druckes, niedriger Temperatur
und hoher Dichte enthalten. Folglich kann der Preis des Systems
beachtlich verringert werden. Als Folge kann das Anwendungsgebiet
von Entladungsplasmaanlagen verbessert und erweitert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst in einer Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage zum Bearbeiten
eines Objekts durch Ausnutzung von Plasma in einer Vakuumkammer
die Anlage Magnetfeld erzeugende Mittel zum Erzeugen einer magnetischen
neutralen Linie, die durch eine Aufeinanderfolge von magnetfeldfreien
Positionen gebildet wird, die kontinuierlich in der Vakuumkammer
vorhanden sind, und elektrisches Feld erzeugende Mittel zum Erzeugen
des Entladungsplasmas in einem Raum, der die magnetische neutrale
Linie enthält,
durch Anwenden eines hochfrequenten elektrischen Feldes auf die magnetische
neutrale Linie, die in der Vakuumkammer erzeugt wird, wobei die
Magnetfeld erzeugenden Mittel einen zylindrischen Magnet enthalten,
der ein erstes Ende, das als N-Pol arbeitet, und ein zweites Ende,
das als S-Pol arbeitet, aufweist, wobei das erste Ende und das zweite
Ende längs
der axialen Linie der Anlage angeordnet werden und eine Konstantstromspule
bezüglich
des zylindrischen Magneten koaxial an der Außenseite des letzteren angeordnet wird.
Mit dieser Anordnung ist die Anlage leicht und weist eine minimale
Anzahl von Komponenten auf, so dass sie leicht zusammengebaut und
gewartet werden kann.
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Wenn zusätzlich elektrisches Feld erzeugende
Mittel zum Erzeugen von Entladungsplasma in einem Raum, der die
magnetische neutrale Linie enthält,
durch Anwenden eines hochfrequenten elektrischen Feldes auf die
magnetische neutrale Linie in der Vakuumkammer in der Weise angeordnet
werden, dass das hochfrequente elektrische Feld unter einem schrägen Winkel,
der ein rechtwinklig sein kann, bezüglich der magnetischen neutralen
Linie, die in der Vakuumkammer durch die Magnetfeld erzeugenden
Mittel erzeugt wird, angelegt wird, ist es nicht mehr notwendig,
eine HF-Spule längs
der geschlossenen und gekrümmten
neutralen Linie an der Außenseiten
davon zu wickeln. Dies bedeutet, dass es nicht mehr notwendig ist,
eine Isolatorwand in der Vakuumkammer zu verwenden, und Metall,
zum Beispiel Edelstahl, alternativ verwendet werden kann. Folglich
kann der Preis des Systems beachtlich verringert werden. Als Folge
kann das Anwendungsgebiet von Entladungsplasmaanlagen verbessert
und erweitert werden.