DE10358505B4 - Plasmaquelle zur Erzeugung eines induktiv gekoppelten Plasmas - Google Patents

Plasmaquelle zur Erzeugung eines induktiv gekoppelten Plasmas Download PDF

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Plasmaquelle zur Erzeugung eines induktiv gekoppelten Plasmas mit mindestens einer Erregerspule (1) zur Erzeugung eines veränderlichen magnetischen Flusses und. mit einer magnetischen Polschuhanordnung (2), bei der die Erregerspule (1) in Nuten in der Polschuhanordnung (2) angeordnet ist, derart dass das induktiv gekoppelte Plasma vor der magnetischen Polschuhanordnung (2) und innerhalb einer Vakuumkammer erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits der und linear zur magnetischen Polschuhanordnung (2) je eine Multipolmagnetanordnung (8, 9) vorhanden ist, derart dass sich das Magnetfeld der Multipolmagnetanordnung (8, 9) mit dem induktiv gekoppelten Plasma überlagert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Plasmaquelle zur Erzeugung eines induktiv gekoppelten Plasmas mit mindestens einer Erregerspule zur Erzeugung eines veränderlichen magnetischen Flusses und mit einer magnetischen Polschuhanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für die Erzeugung großflächiger Plasmen.
  • Induktiv gekoppelte Plasmen zeichnen sich vor allem durch hohe erreichbare Ionendichten bei niedrigem Plasmapotential und z.B. gegenüber ECR-Plasmen niedrigeren wirtschaftlichen und technischen Aufwand aus. Außerdem können induktiv gekoppelte Plasmen vorteilhaft in einem Druckbereich von ca. 0,1 Pa bis etwa 10 Pa eingesetzt werden. Diese Eigenschaften erlauben die in modernen Halbleitereinrichtungen für die Bearbeitung kleiner Strukturabmessungen erforderliche unabhängige Steuerung von Ionendichte und Ionenenergie.
  • Auf Grund der hohen möglichen Plasmadichten eignen sich induktiv gekoppelten Plasmen auch besonders für Hochrateprozesse sowie die Plasmabehandlung großer Flächen.
  • Nach dem Stand der Technik sind großflächige Anordnungen von Koppelspulen bekannt, die meist nur ungenügend die Bereitstellung und Verteilung hoher HF-Ströme, sowie die homogene Ausbildung von sich zeitlich veränderlicher magnetischer Flüsse gewährleisten. Die geometrische Ausbildung sich zeitlich veränderlicher Magnetfelder zur Leistungseinkopplung in das Plasma ist nur über die geometrische Form der Erregerspulen selbst möglich.
  • Die DE 698 12 830 T2 ( EP 908 923 B1 ) beschreibt eine Vor- richtung zur Erzeugung eines ausgedehnten Induktionsplasmas zur Plasmabehandlung von Substraten. Eine Plasmabearbeitungsvorrichtung weist eine Bearbeitungskammer mit mindestens einer Öffnung zum Aufnehmen von Feldenergie durch induktives Koppeln und mindestens eine Feldenergiequelle zum Induzieren der Feldenergie durch die Öffnung auf. Die induktive Feldenergiequelle weist eine Induktoreinrichtung auf, die einem Magnetkern zugeordnet ist, der einen Abschluss und eine Gasdichtung für die Öffnung bildet. Die Kombination aus Magnetkern mit dem Induktor dient zum Erhöhen und Homogenisieren des von dem Induktor erzeugten magnetischen Feldes.
  • Durch eine Formgebung der magnetischen Polschuhanordnungen kann auch die Plasmaausbildung beeinflusst werden. Mit der Verwendung von magnetischen Polschuhanordnungen wird der Großteil des Magnetfeldes im magnetischen Kern gesammelt, wodurch ein verstärktes zeitlich variierendes Magnetfeld zur Kopplung in das Plasmagebiet zur Verfügung steht. Auch hier ist der technische Aufwand für die großflächige, homogene Plasmaerzeugung jedoch sehr hoch.
  • Die DE 196 06 375 A1 offenbart eine Plasmaquelle mit eingekoppelten Whistler- oder Helikonwellen. Die Plasmaquelle befindet sich oberhalb einer Prozesskammer, in der sich ein zu bearbeitendes Substrat befindet, und weist eine untere Quarzscheibe als Trennwand zur Prozesskammer und eine obere Shunt-Platte für Magnete auf. Mehrere Magnete sind nebeneinander und in Halterungen angeordnet, wobei die nebeneinander liegenden Magnete abwechselnde Polaritäten aufweisen, so dass sich im Plasmaraum gekrümmte Magnetfelder ausbilden. In den Hohlräumen, die zwischen der Quarzscheibe, der Shunt-Platte und den Magnethalterungen gebildet werden, befinden sich Stäbe von Antennen, mit denen die Helikonwellen erzeugt werden.
  • Der Erfindung liegt damit als Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas der eingangs genannten Art mit wesentlich geringerem wirtschaftlichen und technischen Aufwand anzugeben. Insbesondere soll die Erfindung die Schaffung von Plasmaquellen zur Erzeugung großflächiger und/oder großvolumiger Plasmen ermöglichen.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung, einschließlich der Zeichnung, näher dargestellt.
  • Die erfindungsgemäße Plasmaquelle zur Erzeugung eines induktiv gekoppelten Plasmas weist mindestens eine Erregerspule zur Erzeugung eines veränderlichen magnetischen Flusses mit einer magnetischen Polschuhanordnung auf, bei der die Erregerspule in Nuten eines Erregerkernes angeordnet ist. Das induktiv gekoppelte Plasma wird vor der magnetischen Polschuhanordnung und innerhalb einer Vakuumkammer erzeugt. An der Plasmaquelle ist mindestens eine Multipolmagnetanordnung vorhanden, die derart angeordnet ist, dass sich ihr Magnetfeld mit dem induktiv gekoppelten Plasma überlagert.
  • Vielfach kann die magnetischen Polschuhanordnung einschließlich der Multipolmagnetanordnung innerhalb der Vakuumkammer angeordnet werden. Es ist aber auch möglich, die magnetische Polschuhanordnung außerhalb der Vakuumkammer anzuordnen, wobei der veränderliche magnetische Fluss durch ein dielektrisches Fenster hindurch wirkt und in der Vakuumkammer ein induktiv gekoppeltes Plasma ausgebildet wird. Dabei kann die Multipolmagnetanordnung vor oder hinter dem dielektrischen Fenster positioniert sein.
  • In vorteilhaften Weiterbildungen kann vor der magnetischen Polschuhanordnung ein geschlitztes, nicht magnetisches, elektrisch leitfähiges Blech vorhanden sein, das auf Massepotenzial gelegt sein kann. Damit kann die kapazitive Kopplung der Erregerspule in das Plasma verringert werden und das Plasmarandschichtpotenzial und damit das Wandsputtern mit hochenergetischen Teilchen wird verringert.
  • Die magnetische Polschuhanordnung kann zur Ausbildung spezifischer Plasmen linienartig, kreisförmig oder in anderer Weise geometrisch geformt ausgebildet sein und zur Minderung elektrischer Verluste kann die magnetische Polschuhanordnung segmentiert aufgebaut sein.
  • Vorteilhaft ist es, die Erregerspule innerhalb der magnetischen Polschuhanordnung in einer gut wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Keramik einzubetten. Damit ist eine gute elektrische Isolation gegenüber der Polschuhanordnung und eine effektive Kühlung im Bereich der Polschuhe möglich.
  • Entsprechend der Aufgabe der Erfindung können dem konkreten technologischen Erfordernis mehrere einzelne Plasmaquellen als großflächige Plasmaquelle angeordnet werden. Mindestens zwei Plasmaquellen können jeweils an der Wand der Vakuumkammer derart angeordnet werden, dass sich die Magnetlinien der zugehörigen Multipolmagnetanordnungen als gemeinsame geschlossene Magnetlinien ausbilden.
  • Die Erregerspulen der einzelnen Plasmaquellen können mit einzelnen Leistungsversorgern oder über Leistungssplitter mit einem gemeinsamen Leistungsversorger verbunden sein und die Erregerspulen können mit gleich oder mit unterschiedlich hohen Wechselströmen und/oder phasengleichen oder zueinander phasenversetzten Wechselströmen betrieben werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt in den 1, 2, 3 und 4 verschiedene Anordnungen der erfindungsgemäßen magnetischen Polschuhanordnung einschließlich der Multipolmagnetanordnungen zur Erzeugung von linearen induktiv gekoppelten Plasmen. 5 zeigt eine Plasmaquelle mit zwei Einzelanordnungen an einer zylindrischen oder auch rechteckförmigen Vakuumkammer. Die 6a und 6b zeigen konstruktive Ausgestaltungen einer Plasmaquelle ähnlich der Ausführung nach 4.
  • Die erfindungsgemäße Plasmaquelle nach 1 zeigt einen Schnitt durch eine lineare Anordnung an einem dielektrischen Fenster 3, die zur Vakuumtrennung in der Wand 100 einer Vakuumkammer eingelassen ist. Auf der Atmosphärenseite befindet sich eine magnetische Polschuhanordnung 2 mit Polschuhen 61, 62 und 63, in der mindestens eine Erregerspule 1 integriert ist. Die Erregerspule 1 ist in zwei nebeneinanderliegenden rechteckförmigen Nuten 6 und 7 mit elektrischen Isolierkörpern 4 und 5 angeordnet. Die Erregerspule 1 ist als Flachspule mit einer oder auch mehreren Windungen ausgebildet. Beidseitig entlang der magnetischen Polschuhanordnung 2 befinden sich die Multipolmagnetanordnungen 8 und 9, die über einen magnetischen Rückschluss 10 miteinander verbunden sind.
  • Wird die Erregerspule 1 von einem Wechselstrom mit geeigneter Frequenz durchflossen, kommt es, um jeden Leiter der Erregerspule 1 herum, zur Ausbildung eines zeitlich veränderlichen magnetischen Flusses. Vor der magnetischen Polschuhanordnung 2 wird ein Halbraum des magnetischen Flusses der Erregerspule aufgenommen und verdichtet. Im Bereich der Polschuhe 61, 62 und 63 treten verdichtete Magnetflusslinien aus und durchdringen das dielektrische Fenster 3. Unter der Voraussetzung das sich vor dem dielek trischen Fenster 3 in der Vakuumkammer ein zündfähiges Gas im Niederdruckbereich befindet, kommt es zur Zündung einer induktiv gekoppelten Gasentladung und Ausbildung eines Plasmas.
  • Zwischen den magnetischen Polen der Multipolmagnetanordnungen 8 und 9 ist zusätzlich ein weitreichendes statisches oder auch zeitlich veränderliches Magnetfeld ausgebildet, wodurch eine sogenannte magnetische Flasche gebildet wird. Dieses Magnetfeld überlagert das induktiv gekoppelte Plasma und führt zu einer Verdichtung und Eingrenzung des Plasmas im Bereich der Plasmaerzeugung.
  • 2 zeigt eine ähnliche Vorrichtung wie 1, nur das die Plasmaquelle direkt in der Vakuumkammer eingebaut ist. Mit dieser Plasmaquelle können auch höhere Magnetflüsse im Nahbereich der magnetischen Polschuhanordnung 2 zur induktiven Einkopplung von HF-Leistung in das Plasma genutzt werden. Zum Schutz vor Verschmutzung und reaktiven Teilchen ist die Plasmaquelle in ein Schutzgehäuse 11 eingebaut und das dielektrische Fenster 3 dient nicht mehr als Vakuumdichtung sondern nur noch als Schutzplatte, wodurch die Dicke des Fensters 3 deutlich geringer sein kann.
  • In den 3 und 4 sind weitere Varianten von Plasmaquellen dargestellt. Bei diesen Vorrichtungen befinden sich die Multipolmagnetanordnungen 17, 18, 22 und 23 in axial verschobener Position auf der Seite des dielektrischen Fensters 3, auf der auch das induktiv gekoppelte Plasma erzeugt wird.
  • 3 zeigt dabei eine Variante bei der sich die Erregerspule 1 mit der magnetischen Polschuhanordnung 2 auf der Atmosphärenseite des dielektrischen Fensters 3 befinden. Die Gehäusebaugruppen 15 und 16 dienen auch hier zum Schutz vor Verschmutzung und reaktiven Teilchen und ermöglichen die Kühlung der magnetischen Polschuhe.
  • 4 stellt eine Vorrichtung dar, die mittels eines Flansches 20 in der Vakuumkammer eingebaut ist. Die Gehäusebaugruppe 21 dient ebenfalls zum Schutz vor Verschmutzung und reaktiven Teilchen sowie ermöglicht die Kühlung der magnetischen Polschuhanordnung 2.
  • Durch die besondere Lage der Multipolmagnetanordnungen 17, 18, 22 und 23 entsprechend 3 und 4 in der Nähe der Plasmaerzeugung wird ein starker Einfluss auf die Formung des erzeugten Plasmas erreicht. Werden z.B. die gegenüberstehenden Multipolmagnetanordnungen 17, 18, 22 und 23 mit entgegengesetzter Polung aufgebaut, kommt es zum Einschluss und Konzentration des Plasmas im Zwischenbereich der Multipolmagnetanordnungen 17, 18, 22 und 23.
  • Sind die Multipolmagnetanordnungen 17, 18, 22 und 23 mit gleicher Polung aufgebaut, bildet sich ein starkes magnetisches Streufeld in Richtung des dielektrischen Fensters 3 aus. Dadurch kommt es zu einer verstärkten Ausdehnung des Plasmas besonders in Richtung eines Substrates im Inneren der Vakuumkammer.
  • Mit allen erfindungsgemäßen Plasmaquellen ist auch der Aufbau von Prozessanordnungen für Remote-Plasmaverfahren als auch für Direkt-Plasmaverfahren vorteilhaft möglich.
  • In 5 sind zwei einzelne gegenüber liegenden Plasmaquellen an einer zylindrischen oder auch rechteckförmigen Vakuumkammer 28 dargestellt. Damit ist in besonderer Weise eine großräumige Plasmaerzeugung möglich. Die Multipolmagnetanordnungen 24, 25, 26 und 27 sind quasi zu einer Helmholtz-Magnetanordnung ausgerichtet und die Magnetfeldlinien 29 reichen von einer Einzelanordnung zur gegenüber liegenden. Im Mittenbereich der Vakuumkammer kommt es zu einer großräumigen Plasmaverteilung. Dabei werden für die Multipolmagnetanordnungen 24, 25, 26 und 27 bevorzugt Elektromagnetspulen eingesetzt, wobei die Multipolmagnetanordnungen 24 und 25 und die Multipolmagnetanordnungen 26 und 27 je eine Magnetspule bilden.
  • Die 6a und 6b zeigen eine konstruktive Ausgestaltung einer Einbau-Plasmaquelle ähnlich der nach 4. Diese Plasmaquelle kann in eine Vakuumkammer eingebaut werden, wobei die HF-Leistungsversorgung, die Gasversorgung, das Kühlwasser usw. über entsprechende Vakuumdurchführungen von außen zur Plasmaquelle geführt werden. Die entsprechende Verbindungselemente zur Versorgung der Plasmaquelle sind in den 6a und 6b zu besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
  • 6a zeigt einen Schnitt senkrecht zur linearen Ausdehnung und 6b eine isometrische Darstellung. Die Gesamtlänge der Vorrichtung beträgt beispielsweise 400 mm, wobei die magnetische Polschuhanordnung 2 eine Länge von 250 mm besitzt. Damit erfolgt auch die Plasmaerzeugung über eine Länge von ca. 250 mm. Die magnetische Polschuhanordnung 2 besteht aus einer Anzahl einzelner Ferritplatten mit gleicher Abmessung von 70 mm × 35 mm × 20 mm. Dadurch werden die Wirbelstromverluste in der magnetischen Polschuhanordnung 2 reduziert. Entlang der linearen Ausdehnung der magnetischen Polschuhanordnung 2 sind zwei parallele Nute 6 und 7 mit rechteckförmigen Querschnitt eingearbeitet. Die Querschnittsabmessungen sind 20 mm Breite mal 12 mm Tiefe. Der Abstand der Nute 6 und 7 zueinander beträgt 30 mm. In die Nute 6 und 7 sind zwei elektrische Isolierkörper 4 und 5 eingebracht, die wiederum je zwei parallele Nute zur Aufnahme der Erregerspule 1 enthalten. Durch die Nute 6 und 7 werden drei Polschuhe 61, 62 und 63 in linearer Ausrichtung ausgebildet.
  • Die Erregerspule 1 besteht aus Kupferrohr mit einem Außendurchmesser von 6 mm und einen Innendurchmesser von 4 mm und es sind zwei Windungen rechteckförmig in die Isolierkörper 4 und 5 eingelegt. Durch die Verwendung von Kupferrohr konnte die Erregerspule 1 mit Wasser gekühlt werden.
  • Die Polschuhanordnung 2 ist, ausgenommen der Seite der Polschuhe 61, 62 und 63 von einem Gehäuse 30 umgeben. Im oberen Bereich des Gehäuses 30 sind Bohrungen 31 für eine Wasserkühlung vorgesehen, wodurch die entstehende Wärme von der magnetischen Polschuhanordnung 2 abgeführt werden kann.
  • Im Bereich der Polschuhe 61, 62 und 63 sind Befestigungen für ein dielektrisches Fenster 3, die unmittelbar die Polschuhe 61, 62 und 63 abschließt, vorhanden. Links und rechts des Gehäuses 30 sind Multipolmagnetanordnungen 36 und 37 in Aufnahmen 38 und 39 gehaltert. Das Gehäuse 30 und die Magnetaufnahmen 38 und 39 umschließen gemeinsam den Plasmaraum.
  • Im Ausführungsbeispiel sind die Multipolmagnetanordnungen 36 und 37 mit Permanentmagneten ausgeführt. Die Magnetpole der Multipolmagnetanordnungen 38 und 39 sind dabei so ausgerichtet, das sich die Magnetpole der linken und der rechten Multipolmagnetanordnung 38 und 39 abstoßen. Dadurch bildet sich im Zwischenraum ein starkes magnetisches Streu feld aus, das weit in Richtung eines Substrates ausgedehnt ist.
  • Nahe dem dielektrischen Fenster 3 sind links und rechts im Gehäuse 30 Tieflochbohrungen 32 und 33 mit radialen Bohrungen in Richtung des Plasmaraumes eingebracht und erlauben die Gasversorgung direkt in das Plasma hinein. Weitere radiale Bohrungen zur Gasversorgung befindet sich entlang der Tieflochbohrungen 34 und 35 und erlauben damit das Einlassen von Gas an der Plasmaaustrittsöffnung 40. Damit ist ein flexibles Gasduschensystem zur Prozessführung vorhanden.
  • Zugehörig ist noch eine automatischen Matchbox vorhanden, die zur HF-Leistungsanpassung zwischen HF-Generator und der Plasmaquelle dient. Beispielsweise wurde ein HF-Generator mit einer Frequenz von 13,56 MHz und einer maximalen HF-Leistung von etwa 3000 W eingesetzt.
  • Mit dieser Vorrichtung konnte in der Vakuumkammer, in der Argon in einem Druckbereich von ca. 1 × 10–4 mbar bis etwa 1 mbar vorhanden war, ein induktiv gekoppeltes Plasma gezündet und stabil aufrechterhalten werden. Bei einem Gasdruck von 5 × 10–3 mbar wurden ca. 500 W HF-Leistung eingespeist. Mit einer Langmuirsonde konnten dabei in einem Abstand von 100 mm zum dielektrischen Fenster eine Plasmadichte von ca. 1011cm–3 mit einer Homogenität in linearer Ausrichtung von 5% erhalten werden.
  • Die geringen Abmessungen in senkrechter Richtung gegenüber der vergleichsweise großen linearen Ausdehnung der Plasmaquelle kann die Multipolmagnetanordnung 38 und 39 relativ einfach optimiert werden. Bei kontrollierter Bewegung von Substraten in einem definierten Abstand vor der Plasmaan ordnung können auch große Substratflächen einer wirksamen Plasmabearbeitung ausgesetzt werden.
  • Die lineare Länge der Einzelanordnungen wird durch elektrischen Verluste in der Erregerspule und durch die pro Länge zunehmende Induktivität der Erregerspule 1 grundsätzlich begrenzt. Mit bekannten Maßnahmen wie das Anzapfen der Erregerspule und das gesonderte Einspeisen von HF-Leistung an den Anzapfungen können diese Probleme jedoch weitgehend kompensiert werden. Zur Verringerung von Wirbelstromverlusten in der magnetischen Polschuhanordnung kann diese bevorzugt aus mehreren einzelnen Platten mit gleichem Querschnitt aufgebaut werden.
  • Auch die Kombination von zwei oder mehreren linearen Einzelanordnungen führt zu vorteilhaften neuen Möglichkeiten der Erzeugung großflächiger als auch großräumiger Plasmen.
  • Zur Erreichung hoher Bearbeitungsgeschwindigkeiten können z.B. mehrere Einzelanordnungen als Zeilen- und Spaltenraster aneinandergereiht werden. Ein Zeilenversatz in der Rasteranordnung ermöglicht dabei das Auffüllen des Bereiches zwischen den Rasterlücken mit Plasma, wodurch bei bewegten Substraten eine homogene Oberflächenbearbeitung möglich ist. Obwohl die Kombination mehrerer Einzelanordnung bevorzugt für bewegte Substrate eingesetzt wird, kann auch eine flächenhafte Anordnung zur Plasmaerzeugung erreicht werden, die sich prinzipiell auch für eine statische homogene Oberflächenbearbeitung eignet. Hierbei können Kombinationen von Einzelanordnungen aufgebaut werden, die von der linearen oder rechteckigen Anordnung abweichen. Sind z.B. mehrere Einzelanordnungen radial entlang von Kreisbögen angeordnet, so können auch kreisförmige Substrate homogen bearbeitet werden.
  • Bei einer Mehrfachanordnung werden die einzelnen Erregerspulen der Einzelanordnungen entweder separat mit HF-Leistungsversorgungen betrieben oder über HF-Leistungsteiler aus gemeinsamen HF-Leistungssystemen versorgt. Die einzelnen Erregerspulen können dabei mit gleichen HF-Leistungen oder mit unterschiedlichen HF-Leistungen gespeist werden. Dabei können die HF-Leistungen zueinander phasensynchron oder phasenversetzt sein.

Claims (11)

  1. Plasmaquelle zur Erzeugung eines induktiv gekoppelten Plasmas mit mindestens einer Erregerspule (1) zur Erzeugung eines veränderlichen magnetischen Flusses und. mit einer magnetischen Polschuhanordnung (2), bei der die Erregerspule (1) in Nuten in der Polschuhanordnung (2) angeordnet ist, derart dass das induktiv gekoppelte Plasma vor der magnetischen Polschuhanordnung (2) und innerhalb einer Vakuumkammer erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits der und linear zur magnetischen Polschuhanordnung (2) je eine Multipolmagnetanordnung (8, 9) vorhanden ist, derart dass sich das Magnetfeld der Multipolmagnetanordnung (8, 9) mit dem induktiv gekoppelten Plasma überlagert.
  2. Plasmaquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Polschuhanordnung (2) innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist.
  3. Plasmaquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Polschuhanordnung (2) der Plasmaquelle außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, wobei der veränderliche magnetische Fluss durch ein dielektrisches Fenster (3) hindurch in der Vakuumkammer das induktiv gekoppelte Plasma ausbildet.
  4. Plasmaquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anordnung der magnetischen Polschuhanordnung (2) außerhalb der Vakuumkammer die Multipolmagnetanordnung (8, 9) vor oder hinter dem dielektrischen Fenster (3) positioniert ist.
  5. Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der magnetischen Polschuhanordnung (2) ein geschlitztes, nicht magnetisches, elektrisch leitfähiges Blech vorhanden ist, das auf Massepotenzial gelegt sein kann.
  6. Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Polschuhanordnung (2) linienartig, kreisförmig oder in anderer Weise geometrisch geformt ausgebildet ist.
  7. Plasmaquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Polschuhanordnung (2) zur Minderung elektrischer Verluste segmentiert aufgebaut ist.
  8. Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (1) innerhalb der magnetischen Polschuhanordnung (2) in einer gut wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Keramik eingebettet ist.
  9. Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einzelne Plasmaquellen entsprechend dem konkreten technologischen Erfordernis als großflächige Plasmaquelle angeordnet sind.
  10. Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Plasmaquellen jeweils an der Wand der Vakuumkammer derart angeordnet sind, dass sich die Magnetlinien der zugehörigen Multipolmagnetanordnungen (24 bis 27) als gemeinsame geschlossene Magnetlinien ausbilden.
  11. Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen der einzelnen Plasmaquellen mit einzelnen Leistungsversorgern oder über Leistungssplitter mit einem gemeinsamen Leistungsversorger verbunden sind und dass die Erregerspulen mit gleich oder mit unterschiedlich hohen Wechselströmen und/oder phasengleichen oder zueinander phasenversetzten Wechselströmen betrieben werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2849204A1 (de) 2013-09-12 2015-03-18 Roth & Rau AG Plasmaerzeugungsvorrichtung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008024392A2 (en) 2006-08-22 2008-02-28 Valery Godyak Inductive plasma source with high coupling efficiency
US8992725B2 (en) 2006-08-28 2015-03-31 Mattson Technology, Inc. Plasma reactor with inductie excitation of plasma and efficient removal of heat from the excitation coil
CN109496050A (zh) * 2019-01-03 2019-03-19 厦门大学 一种分层等离子体产生装置
DE102019213591A1 (de) * 2019-09-06 2021-03-11 Singulus Technologies Ag Behandlungsanlage und plasmabehandlungsverfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4000941C2 (de) * 1989-01-20 1995-04-27 Ulvac Corp Magnetron-Zerstäubungsquelle
DE19606375A1 (de) * 1996-02-21 1997-08-28 Balzers Prozes Systeme Gmbh Plasmaquelle mit eingekoppelten Whistler- oder Helikonwellen
US6080271A (en) * 1996-10-16 2000-06-27 Adtec Corporation Limited Plasma source for generating inductively coupled, plate-shaped plasma, having magnetically permeable core
DE69518050T2 (de) * 1994-10-21 2001-03-22 Laben Spa Radiofrequenzplasmaquelle
DE69812830T2 (de) * 1997-10-10 2003-11-06 Europ Community Luxemburg Luxe Vorrichtung zur Erzeugung eines ausgedehnten Induktionsplasmas für Plasmabehandlungen

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68924413T2 (de) * 1989-01-25 1996-05-02 Ibm Radiofrequenzinduktion/Mehrpolplasma-Bearbeitungsvorrichtung.
JP2871385B2 (ja) * 1993-04-02 1999-03-17 株式会社三協精機製作所 着磁ヘッド
EP0908923B1 (de) * 1997-10-10 2003-04-02 European Community Vorrichtung zur Erzeugung eines ausgedehnten Induktionsplasmas für Plasmabehandlungen
ATE254192T1 (de) * 2001-04-27 2003-11-15 Europ Economic Community Verfahren und vorrichtung zur sequentiellen plasmabehandlung
JP3932886B2 (ja) * 2001-12-19 2007-06-20 株式会社島津製作所 誘導結合型プラズマ生成装置およびプラズマ処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4000941C2 (de) * 1989-01-20 1995-04-27 Ulvac Corp Magnetron-Zerstäubungsquelle
DE69518050T2 (de) * 1994-10-21 2001-03-22 Laben Spa Radiofrequenzplasmaquelle
DE19606375A1 (de) * 1996-02-21 1997-08-28 Balzers Prozes Systeme Gmbh Plasmaquelle mit eingekoppelten Whistler- oder Helikonwellen
US6080271A (en) * 1996-10-16 2000-06-27 Adtec Corporation Limited Plasma source for generating inductively coupled, plate-shaped plasma, having magnetically permeable core
DE69812830T2 (de) * 1997-10-10 2003-11-06 Europ Community Luxemburg Luxe Vorrichtung zur Erzeugung eines ausgedehnten Induktionsplasmas für Plasmabehandlungen

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2849204A1 (de) 2013-09-12 2015-03-18 Roth & Rau AG Plasmaerzeugungsvorrichtung
WO2015036494A1 (de) * 2013-09-12 2015-03-19 Roth & Rau Ag Plasmaerzeugungsvorrichtung
KR20160055241A (ko) * 2013-09-12 2016-05-17 마이어 부르거 (저머니) 아게 플라즈마 발생 장치
KR101671897B1 (ko) * 2013-09-12 2016-11-03 마이어 부르거 (저머니) 아게 플라즈마 발생 장치
US9984857B2 (en) 2013-09-12 2018-05-29 Meyer Burger (Germany) Ag Plasma generation device

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