DE19925790A1 - High rate processing of material surfaces especially in optical applications, microelectronics or in microsystems comprises using a plasma beam source - Google Patents

High rate processing of material surfaces especially in optical applications, microelectronics or in microsystems comprises using a plasma beam source

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microwave
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Abstract

High rate processing of material surfaces comprises using a plasma beam source. The highly reactive plasma beam is produced with the aid of a microwave field which is formed at the end of a coaxial microwave hollow conductor open at one end and consisting of an inner and an outer conductor. The inner conductor has two or more concentrically arranged tubes of suitable cross-section. Reactive plasma beam is formed by diffusing a gas fed over one of the outer tubes. The gas either contains the chemically reactive species and/or produces the species in the plasma discharge made of one of the components. The plasma is free from impurities.

Description

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die lokale Bearbeitung von Oberflächen mit hoher Abtrag- bzw. Abscheiderate mittels eines reaktiven, mikrowellenangeregten Plasmastrahles.The invention relates to a method and a device for the local processing of Surfaces with a high removal or deposition rate using a reactive, microwave-excited plasma beam.

Stand der TechnikState of the art

Bekannte Bearbeitungsverfahren zur Herstellung präziser Oberflächenformen von Substraten oder auch Schichten insbesondere in der Optik, der Mikroelektronik oder der Mikrosytemtechnik sind bei materialabtragenden Verfahren neben den abrasiven Methoden Schleifen, Läppen, Polieren, Einkorndiamantdrehen oder -fräsen, naßchemische Ätzverfahren oder auch Ionen- bzw. Ionenstrahlätzverfahren bzw. Verfahrenskombinationen wie das chemomechanische Polieren. Bei den Abscheideverfahren sind das vor allem chemische Abscheideverfahren, CVD, physikalische Sputtering-Abscheidemethoden bzw. Laser- oder Plasmaabscheideverfahren. Plasmaverfahren haben sich in diesem Spektrum der Technologien als besonders vorteilhaft hinsichtlich hoher Prozeßgeschwindigkeiten infolge hoher Abtrag- bzw. Abscheideraten, hinsichtlich weitestgehender Materialschonung der bearbeiteten Substratoberflächen bzw. Schichten (kein mechanischer Kontakt zur Oberfläche bei der Bearbeitung) und auch hinsichtlich einer guten Steuerbarkeit (lokale sequentielle Bearbeitung mit oder ohne Masken) erwiesen.Known processing methods for the production of precise surface shapes of substrates or layers especially in optics, microelectronics or Microsystem technology is in addition to the abrasive methods in material-removing processes Grinding, lapping, polishing, single-grain diamond turning or milling, wet chemical Etching processes or ion or ion beam etching processes or process combinations like chemomechanical polishing. Above all, this applies to the deposition process chemical deposition processes, CVD, physical sputtering deposition methods or Laser or plasma deposition processes. Plasma processes have emerged in this spectrum Technologies as particularly advantageous in terms of high process speeds as a result high removal or deposition rates with regard to the greatest possible protection of the material machined substrate surfaces or layers (no mechanical contact to the surface during processing) and also with regard to good controllability (local sequential Processing with or without masks).

Der Vorteil der Plasmaverfahren im Vergleich zu den Ionenverfahren liegt in der geringen kinetischen Energie der Ionen im Plasma und die dadurch bedingte geringe Schädigung oberflächennaher Schichten, wobei die Ionenenergie im Plasma mit steigender Anregungsfrequenz abnimmt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, in Abhängigkeit vom Druck (bis zum Normaldruck), Plasmen mit hoher Dichte an reaktiven Spezies zu erzeugen und damit hohe Abtrags- bzw. Abscheideraten zu realisieren und gleichzeitig den technischen Aufwand hinsichtlich der Vakuumtechnik beträchtlich zu reduzieren.The advantage of the plasma process compared to the ion process lies in the low kinetic energy of the ions in the plasma and the resulting minor damage layers near the surface, the ion energy in the plasma increasing Excitation frequency decreases. There is also the possibility, depending on  Pressure (up to normal pressure) to produce plasmas with a high density of reactive species and thus to realize high removal or deposition rates and at the same time the technical Significantly reduce the effort with regard to vacuum technology.

Dabei ist die von Zarowin und Mitarb. zur Erzeugung von Plasmen mit lokaler Wirkung verwendete Diodenanordnung [US Pat.-Nr.: 4,668,366], bei der die zu bearbeitende Oberfläche entweder direkt eine Elektrode einer HF-Parallelplattenanordnung selbst ist oder auf einer solchen montiert ist, nur unter Verlust des oben genannten Vorteils der geringen Ionenenergien einsetzbar. Ein entscheidender weiterer Nachteil ergibt sich bei sehr dicken und/oder dickeninhomogenen dielektrischen Substraten durch die damit verbundene starke bzw. inhomogene Schwächung des elektrischen HF-Feldes und damit der Ätzwirkung, die bei dieser Methode vor allem durch die kinetische Energie der Ionen bestimmt wird. Eine Alternative bieten sogenannte "downstream"-Anordnungen, bei denen das Plasma innerhalb einer vom Substrat unabhängigen, an einer Seite offenen Elektrodenanordnung erzeugt wird, infolge des Drucks der nachströmenden Gase an der offenen Seite mehr oder weniger weit austritt und dort mit der Substratoberfläche in Kontakt gebracht werden kann, wobei sich in Abhängigkeit von der gewählten Geometrie eine lokal begrenzte Wirkung z. B. in Form eines rotationssymmetrischen Abtragsprofils ergibt.Here is that of Zarowin and Mitarb. for the generation of plasmas with a local effect used diode arrangement [US Pat. No .: 4,668,366], in which the to be processed Surface is either directly an electrode of an RF parallel plate arrangement itself or is mounted on such, only losing the above-mentioned advantage of the low Ion energies can be used. A decisive further disadvantage arises with very thick ones and / or thick inhomogeneous dielectric substrates due to the strong associated or inhomogeneous weakening of the electrical RF field and thus the etching effect that This method is mainly determined by the kinetic energy of the ions. A Alternatives offer so-called "downstream" arrangements, in which the plasma is inside an electrode arrangement which is independent of the substrate and is open on one side is produced, due to the pressure of the inflowing gases on the open side more or less far emerges and there can be brought into contact with the substrate surface, whereby in Depending on the selected geometry, a locally limited effect z. B. in the form of a results in a rotationally symmetrical removal profile.

Darauf aufbauend ist in einer Reihe von Veröffentlichungen und Patenten der Gruppe um C. B. Zarowin die Formbearbeitung insbesondere optischer Oberflächen durch gezielte Überlagerung eines lokalen Materialabtrags in Verbindung mit Verweilzeitmethoden dargelegt ["Rapid, Nonmechanical, Damage Free Figuring of Optical Surfaces using Plasma Assisted Chemical Etching (PACE)"; Parts I-II SPIE vol. 966 Advances in Fabrication and Metrology for Optics and Large Optics (1988); pp. 82-97, Bollinger, et al.; "Predicted Polishing Behavior of Plasma Assisted Chemical Etching (PACE) from a Unified Model of the Temporal Evolution of Etched Surfaces"; SPIE vol. 966 Advances in Fabrication and Metrology for Optics and Large Optics (1988) pp. 98-107, Gallatin, et al.; "Rapid, Non- Contact Damage Free Shaping of Optical & Other Surfaces with Plasma Assisted Chemical Etching" Proceedings of the 43rd Annual Symposium on Frequency Control (1989); IEEE pp. 623-626, Zarowin, et al.; "Rapid, Noncontact Optical Figuring of Aspheric Surfaces With Plasma-Assisted Chemical Etching", D. L. Bollinger, G. M. Gallatin, J. Samuels, G. Steinberg, C. B. Zarowin, Hughes Danbury Optical Systems, Inc., from SPIE vol. 1333 Advanced Optical Manufacturing and Testing (1990), pp. 2-14.; C. B. Zarowin, "Basis of Macroscopic and Microscopic Surface Shaping and Smoothing by Plasma Assisted Chemical Etching," J. Vac. Sci. Technol. B 12(6), Nov./Dec. 1994, pp. 3356-3362.; sowie die Patentschriften US 5,290,382, US 5,291,415, US 5,336,355, US 5,375,064, US 5,376,224, US 5,811,021]. Die dort beschriebenen Verfahren verwenden als Werkzeug ein RF-Plasma, das in einer nach einer Seite offenen Kammer aus einem Gemisch von Inert- und/oder Reaktivgasen geeigneter Zusammensetzung erzeugt wird, wobei sich infolge der gewählten Geometrie nur ein sehr geringer Teil des Plasmavolumens im Abstand von einigen Zehntelmillimetern bis wenige Millimeter außerhalb dieser Kammer befindet. Der Querschnitt der Wechselwirkung des austretenden Plasmas mit der im etwa gleichen Abstand gegenüber der offenen Seite der Plasmakammer befindlichen Substratoberfläche ist dabei kleiner als deren Abmessungen, und die Bearbeitung erfolgt durch geeignete Überlagerung der räumlich begrenzten Wirkungsquerschnitte indem Plasmakammer und Substratoberfläche relativ zueinander bewegt werden. Um unerwünschte Wechselwirkungen des in der Kammer befindlichen, reaktiven Plasmas mit den Kammerwänden, die gleichzeitig als Elektroden dienen, zu verhindern, müssen spezielle Werkstoffe eingesetzt werden [US 5,364,496]. Als erreichbare Ätzraten werden für optische Materialien und Halbleiter (Si, SiO2) 3 µm/min angegeben, höhere Raten sind durch NF3-Zumischungen erreichbar, allerdings mit dem Nachteil einer nur schwer kontrollierbaren Geometrie der Abtragfunktion im Randbereich.Building on this, a number of publications and patents from the group around CB Zarowin set out the processing of shapes, in particular optical surfaces, by deliberately superimposing local material removal in conjunction with residence time methods ["Rapid, Non-mechanical, Damage Free Figuring of Optical Surfaces using Plasma Assisted Chemical Etching (PACE ) "; Parts I-II SPIE vol. 966 Advances in Fabrication and Metrology for Optics and Large Optics (1988); pp. 82-97, Bollinger, et al .; "Predicted Polishing Behavior of Plasma Assisted Chemical Etching (PACE) from a Unified Model of the Temporal Evolution of Etched Surfaces"; SPIE vol. 966 Advances in Fabrication and Metrology for Optics and Large Optics (1988) pp. 98-107, Gallatin, et al .; "Rapid, Non-Contact Damage Free Shaping of Optical & Other Surfaces with Plasma Assisted Chemical Etching" Proceedings of the 43rd Annual Symposium on Frequency Control (1989); IEEE pp. 623-626, Zarowin, et al .; "Rapid, Noncontact Optical Figuring of Aspheric Surfaces With Plasma-Assisted Chemical Etching", DL Bollinger, GM Gallatin, J. Samuels, G. Steinberg, CB Zarowin, Hughes Danbury Optical Systems, Inc., from SPIE vol. 1333 Advanced Optical Manufacturing and Testing (1990), pp. 2-14 .; CB Zarowin, "Basis of Macroscopic and Microscopic Surface Shaping and Smoothing by Plasma Assisted Chemical Etching," J. Vac. Sci. Technol. B 12 (6), Nov./Dec. 1994, pp. 3356-3362 .; and the patents US 5,290,382, US 5,291,415, US 5,336,355, US 5,375,064, US 5,376,224, US 5,811,021]. The methods described therein use an RF plasma as a tool, which is generated in a chamber open to one side from a mixture of inert and / or reactive gases of a suitable composition, with only a very small part of the plasma volume being spaced apart due to the geometry selected from a few tenths of a millimeter to a few millimeters outside this chamber. The cross section of the interaction of the emerging plasma with the substrate surface located at approximately the same distance from the open side of the plasma chamber is smaller than its dimensions, and the processing is carried out by appropriately superimposing the spatially limited cross sections by moving the plasma chamber and substrate surface relative to one another. In order to prevent undesirable interactions between the reactive plasma in the chamber and the chamber walls, which also serve as electrodes, special materials must be used [US 5,364,496]. The achievable etching rates for optical materials and semiconductors (Si, SiO 2 ) are given as 3 µm / min, higher rates can be achieved with NF 3 admixtures, however with the disadvantage of a geometry of the removal function in the edge area which is difficult to control.

Wird die Geometrie der "downstream"-Anordnung dahingehend geändert, daß die Öffnung in der Elektrodenanordnung als Düse wirkt, durch die das im Inneren erzeugte Plasma infolge des Gasdrucks mit hoher Geschwindigkeit austritt, spricht man von einer Plasmastrahl- Anordnung. Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß auf Grund der axialen Dimension des erzeugten Plasma-Strahls mit einer Länge von einigen Millimetern bis einige Zentimeter die Bearbeitung von Substratoberflächen bei entsprechend größerem Abstand möglich ist. Damit eignen sich Plasmastrahlverfahren insbesondere für die lokale Bearbeitung strukturierter und gekrümmter Oberflächen.If the geometry of the "downstream" arrangement is changed such that the opening in the electrode arrangement acts as a nozzle through which the plasma generated inside results of the gas pressure escapes at high speed, one speaks of a plasma jet Arrangement. The advantage of such an arrangement is that due to the axial Dimension of the generated plasma beam with a length of a few millimeters to a few Centimeter the processing of substrate surfaces with a correspondingly larger distance is possible. This makes plasma beam processes particularly suitable for local processing structured and curved surfaces.

Bárdos et al. berichten über die lokale Ätzwirkung eines durch eine HF-angeregte Hohlkathodengasentladung gebildeten reaktiven Plasmastrahls auf Silizium ["Superhigh-rate plasma jet etching of silicon", L. Bárdos, S. Berg, and H.-O. Blom, Appl. Phys. Lett. 55, 1615 (1989)] ohne allerdings Angaben über die Anwendung des Verfahrens zur gezielten Formbearbeitung Si-haltiger Oberflächen zu machen.Bardos et al. report on the local caustic effect of an RF-excited Hollow cathode gas discharge formed reactive plasma jet on silicon ["super high rate plasma jet etching of silicon ", L. Bárdos, S. Berg, and H.-O. Blom, Appl. Phys. Lett. 55, 1615 (1989)] but without information on the application of the method for targeted To shape machining Si-containing surfaces.

Takino et al. ["Computer numerically controlled plasma chemical vaporization machining with a pipe electrode for optical fabrication", Appl. Optics 37, 5198 (1998)] beschreiben die Formbearbeitung optischer Oberflächen mit Hilfe einer Plasmastrahl-Anordnung die bei hohem Druck (600-1000 mbar) betrieben wird und bei der ein Gasgemisch aus Helium und SF6 im Verhältnis 99 : 1 bei einem He-Fluß von 5 sl/min durch ein HF-gekoppeltes Rohr mit einem Innendurchmesser von wenigen Millimetern geführt wird und bei Austritt aus dem Rohr einen Plasmastrahl formt. Im Abstand von wenigen Zehntelmillimetern bis etwa 2 Millimeter ergibt sich eine signifikante Ätzwirkung insbesondere gegenüber der Rohrwandung auf Grund der erhöhten Sputterwirkung einer sich in diesem Bereich ausbildenden Plasmarandschicht mit erhöhter Ionenenergie. Die angegebenen Ätzraten liegen im Bereich von 2.5 mm3/h. Takino et al. ["Computer numerically controlled plasma chemical vaporization machining with a pipe electrode for optical fabrication", Appl. Optics 37, 5198 (1998)] describe the shaping of optical surfaces with the aid of a plasma jet arrangement which is operated at high pressure (600-1000 mbar) and in which a gas mixture of helium and SF 6 in a ratio of 99: 1 for a Flow of 5 sl / min is passed through an RF-coupled tube with an inner diameter of a few millimeters and forms a plasma jet when it emerges from the tube. At a distance of a few tenths of a millimeter to about 2 millimeters, there is a significant etching effect, in particular with respect to the tube wall, due to the increased sputtering effect of a plasma edge layer with increased ion energy that forms in this area. The specified etching rates are in the range of 2.5 mm 3 / h.

Nachteile des Standes der TechnikDisadvantages of the prior art

Das für die lokale Formbearbeitung von Substratoberflächen mit Hilfe reaktiver Plasmen verwendete Verfahren nach Zarowin et al. beinhaltet im wesentlichen folgende Nachteile: (i) dadurch, daß das erzeugte Plasma nur einige Zehntelmillimeter bis wenige Millimeter über den Rand der Öffnung in der Elektrodenanordnung austritt, wird eine sehr starke Abstandsabhängigkeit der lokalen Wirkung der Plasmen von der Substratoberfläche sowie eine damit verbundene starken Abhängigkeit von Vibrationen der Anordnung, wie sie z. B. bei hohen Scangeschwindigkeiten der Mehrachsenbewegung auftreten körnen, bewirkt, was eine sehr aufwendigen Regelung zur Erzielung einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich macht und zum anderen die gesamte Dynamik der Bearbeitung begrenzt; (ii) Kontaminationsgefahr der bearbeiteten Oberfläche mit Fremdverunreinigungen, die vor allem aus der Wechselwirkung des intensiven lokalen Plasmas mit Konstruktionswerkstoffen der Plasmaquelle resultieren (besonders verstärkt wird ein solcher Ätzangriff der Reaktivspezies mit den Plasmaquellenwänden bei der Ausprägung von intensiven Hohlkathodenentladungen), damit verbunden (iii) erhebliche Probleme bei der Gewährleistung einer zeitlich und geometrisch stabilen Abtragfunktion des Plasmawerkzeuges infolge der Geometrieänderung der Plasmaquellenbauteile und (iv) ein hoher Verschleiß der präzisionsmechanischen Bewegungssysteme durch Korrosion infolge hochreaktiver Spezies, die bis zu diesen Teilen gelangen bzw. zur Vermeidung dessen ein hoher gerätetechnischer Aufwand durch geeignete mechanische Schutzvorrichtungen.That for the local form processing of substrate surfaces with the help of reactive plasmas used method according to Zarowin et al. essentially has the following disadvantages: (i) in that the plasma generated is only a few tenths of a millimeter to a few millimeters exiting the edge of the opening in the electrode assembly becomes a very strong one Distance dependence of the local effect of the plasmas on the substrate surface as well an associated strong dependence on vibrations of the arrangement, such as. B. at high scanning speeds of multi-axis motion can occur, which causes a very complex regulation required to achieve high machining accuracy makes and on the other hand limits the entire dynamic of the processing; (ii) Risk of contamination of the machined surface with foreign contaminants, above all from the interaction of the intense local plasma with construction materials of the Plasma source result (such an etching attack of the reactive species is particularly intensified with the plasma source walls in the formation of intense Hollow cathode discharges), associated with (iii) significant problems in the Ensuring a temporally and geometrically stable removal function of the Plasma tool due to the geometry change of the plasma source components and (iv) high wear of the precision mechanical movement systems due to corrosion highly reactive species that reach these parts or to avoid them high technical expenditure due to suitable mechanical protection devices.

Das von Takino und Mitarb. beschriebene Verfahren "Computer numerically controlled plasma chemical vaporization machining with a pipe electrode for optical fabrication" hat die entscheidenden Nachteile einer geringen Volumenabtragrate, die auch mit anderen, technisch einfacheren Verfahren (Ionenstrahlbearbeitung) erreichbar ist und einer sehr ungünstigen Geometrie des Abtragprofils in Form eines "Hohlstrahles", was zu erheblichen Problemen bei der Oberflächen-Präzisionsbearbeitung führt (mathematische Entfaltung, Bearbeitung kleiner Oberflächendetails).That of Takino and Mitarb. described method "Computer numerically controlled plasma chemical vaporization machining with a pipe electrode for optical fabrication "has the decisive disadvantages of a low volume removal rate, which also with others, technically simpler method (ion beam processing) is achievable and a very unfavorable one Geometry of the ablation profile in the form of a "hollow jet", which causes considerable problems surface precision machining (mathematical unfolding, machining small Surface details).

Andererseits läßt sich der in (ii) beschriebene Nachteil der Kontamination der bearbeiteten Oberfläche bei intensiven Hohlkathodenentladungen bei bewußter Ausnutzung als technologisch vorteilhafte Variante zur lokalen Bearbeitung durch Materialabscheidung anwenden. Ein Patent von Bárdos und Mitarb. (EP 00,166,349) beschreibt ein solches Verfahren, wobei die Röhrenelektrode gleichzeitig als Opfermaterial zur Beschichtung dient.On the other hand, the disadvantage of contamination of the processed can be described in (ii) Surface with intensive hollow cathode discharges with deliberate use as Technologically advantageous variant for local processing through material separation apply. A patent from Bárdos and co-workers. (EP 00,166,349) describes one Method, wherein the tube electrode also serves as a sacrificial material for coating.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Bearbeitungsverfahrens hoher Rate und einer diesbezüglichen Vorrichtung für die präzise, plasmastrahlgestützte Formbearbeitung planer oder gekrümmter bzw. glatter oder strukturierter Oberflächen von Substraten oder Schichten, z. B. Quarz, Si, SiC, GaAs oder andere, wobei die genannten Nachteile der bekannten technischen Lösungen überwunden werden sollen. Dies betrifft ebenfalls sowohl die Nachteile bekannter Lösungen hinsichtlich kurzer Lebensdauern präzisionsmechanischer Teile der Plasmaanlage, wie Translations- und Rotationstische und deren Elektronikkomponenten in der Bearbeitungskammer durch die Einwirkung langlebiger korrosiver chemischer Spezies, die sich in dem Gefäß ausbreiten, als auch die Nachteile zerstörerischer Wirkungen abgestrahlter Mikrowellenleistung auf elektronische Komponenten und organische Konstruktionsmaterialien in der Bearbeitungskammer.The object of the invention is to develop a machining process of high rate and a related device for precise, plasma-jet-based machining  flat or curved or smooth or structured surfaces of substrates or Layers, e.g. As quartz, Si, SiC, GaAs or others, the disadvantages mentioned known technical solutions to be overcome. This also applies to both the disadvantages of known solutions with regard to short lifetimes of precision mechanical Parts of the plasma system, such as translation and rotation tables and their Electronic components in the processing chamber are more durable due to the action corrosive chemical species that spread in the vessel, as well as the disadvantages destructive effects of emitted microwave power on electronic components and organic construction materials in the processing chamber.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (Plasmastrahlquelle) ein hochreaktiver Plasmastrahl definierter und skalierbarer Geometrie sowie hoher Dichte mit Hilfe eines Mikrowellenfeldes erzeugt wird, daß sich am Ende eines nach einer Seite offenen, koaxialen Mikrowellenhohlleiters, bestehend aus einem Außenleiter und einem Innenleiter geeigneter Geometrie, ausbildet, wobei der Innenleiter des Koaxialleiters aus zwei oder mehreren konzentrisch zueinander angeordneten Rohren geeigneter Querschnitte aufgebaut ist. Die Bildung des reaktiven Plasmastrahls erfolgt erfindungsgemäß durch Eindiffusion eines Gases, das über eines der äußeren Rohre zugeführt wird, in den durch Wechselwirkung eines Inertgasstromes mit dem Mikrowellenfeld gebildeten Plasmastrahl, der dadurch gleichzeitig eine zeitlich und räumlich stabile Form mit einer axialen Ausdehnung von wenigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern erhält. Dieses Gas enthält entweder die chemisch reaktiven Spezies bzw. es entstehen solche in der Plasmaentladung aus mindestens einem seiner Bestandteile. Von besonderer Wichtigkeit der erfindungsgemäßen Lösung ist es, daß der hochreaktive Plasmastrahl selbst keinen Kontakt mit dem System des Mikrowellenleiters bzw. des darin integrierten Gasführungssystems hat. Damit ist der im Vergleich zum bekannten Stand der Technik besonders vorteilatte Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung verbunden, daß das Plasma keinerlei Wandwechselwirkung außer mit dem Substrat selbst eingeht und demzufolge (1.) eine Kontamination mit chemischen Verunreinigungen sowohl des Plasmas als auch damit der Substratoberfläche unterbleibt und (2.) eine Übertragung der Wärme aus dem Plasmastrahl auf die Teile der Plasmastrahlquelle vermieden wird, was eine technisch aufwendige Kühlung der Umgebung des Plasmastrahlaustritts an der Plasmaquelle erübrigt.The object is achieved in that with a device according to the invention (Plasma beam source) a highly reactive plasma beam of defined and scalable geometry and high density is generated with the help of a microwave field that at the end of a open to one side, coaxial microwave waveguide, consisting of an outer conductor and an inner conductor of suitable geometry, the inner conductor of the Coaxial conductor consisting of two or more tubes arranged concentrically to one another suitable cross sections is built. The reactive plasma jet is formed according to the invention by diffusion of a gas which is supplied via one of the outer tubes is by the interaction of an inert gas flow with the microwave field formed plasma beam, which thereby at the same time has a stable form in terms of time and space an axial extension of a few millimeters to a few centimeters. This Gas either contains the chemically reactive species or they arise in the Plasma discharge from at least one of its components. Of particular importance The solution according to the invention is that the highly reactive plasma jet itself has no contact with the system of the microwave conductor or the gas guidance system integrated therein. This is the aspect which is particularly advantageous in comparison with the known prior art connected to the solution according to the invention that the plasma has no wall interaction except with the substrate itself and consequently (1.) contamination with chemical contamination of both the plasma and thus the substrate surface does not occur and (2.) a transfer of the heat from the plasma jet to the parts of the Plasma beam source is avoided, which is a technically complex cooling of the environment of the plasma jet exit at the plasma source is unnecessary.

Der Schwerpunkt der Anwendung liegt auf der effizienten Erzeugung vorwiegend präziser asphärischer Oberflächengeometrien großer Abweichung von der Ausgangsgeometrie durch reaktiven Ätzabtrag des Materials. Aus ökonomischer Sicht stehen dabei kurze Bearbeitungszeiten durch Erreichen hoher Ätzabtragraten, große Langzeitstabilität des Plasmastrahles und seine hochgenaue Steuerbarkeit sowie eine minimale Wartung und einfache Handhabung der Ätzvorrichtung im Vordergrund. Der Wirkungsquerschnitt des erzeugten reaktiven Plasmastrahls mit der Substratoberfläche ist kleiner als die Abmessungen der Substrate. Er kann aber auch die Größe der Werkstücke bei kleinen Werkstücken haben bei erfindungsgemäßen weiteren Gestaltungsformen des Mikrowellenleiterendes gemäß den bekannten technischen Prizipien der Oberflächenwellenleiter (SURFATRON-Prinzip, siehe z. B. M. Moisan, J. Margot and Z. Zakrzewski "Surface Wave Plasma Sources" in O. A. Popov (Ed.) "High Density Plasma Sources ", Noyes Publications, Park Ridge, NJ, USA, 1995 insbes. Seiten 217-246).The main focus of the application is on the efficient generation of more precise aspherical surface geometries due to large deviations from the initial geometry reactive etching removal of the material. From an economic point of view, there are short ones Processing times by achieving high etching removal rates, great long-term stability of the Plasma beams and its highly precise controllability as well as minimal maintenance and  easy handling of the etching device in the foreground. The cross section of the generated reactive plasma jet with the substrate surface is smaller than the dimensions of the substrates. But it can also have the size of the workpieces for small workpieces in further embodiments of the microwave conductor end according to the invention known technical principles of surface waveguides (SURFATRON principle, see e.g. B. M. Moisan, J. Margot and Z. Zakrzewski "Surface Wave Plasma Sources" in O. A. Popov (Ed.) "High Density Plasma Sources", Noyes Publications, Park Ridge, NJ, USA, 1995 especially pages 217-246).

Die Substratformgebung durch Abtrag erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das Substrat, das sich in einem Substrathalter befindet, der vorteilhafterweise mit einer Substratheizung ausgestattet sein kann, und das Werkzeug (Plasmastrahl) relativ zueinander mit wechselnder oder konstanter Geschwindigkeit linear und/oder rotierend bewegt werden. Das geschieht in einem Vakuumgefäß bei einem Druck im Bereich zwischen 10 mbar und 1000 mbar, wobei die relative Bewegung zwischen Substrat und Plasmastrahlquelle, die sich erfindungsgemäß druckgekapselt im gleichem Vakuumgefäß befindet, durch ein rechnergesteuertes Bewegungssystem realisiert wird.The substrate shaping by removal takes place according to the invention in that the substrate, which is located in a substrate holder, advantageously with a substrate heater can be equipped, and the tool (plasma beam) relative to each other with changing or moving at a constant speed in a linear and / or rotating manner. That happens in a vacuum vessel at a pressure in the range between 10 mbar and 1000 mbar, where the relative movement between the substrate and the plasma beam source, according to the invention pressure-encapsulated in the same vacuum vessel, by a computer-controlled Movement system is realized.

Unter bestimmten Umständen ist es zweckmäßig, daß diese Substratformgebung durch Ätzabtrag bei höheren Substrattemperaturen erfolgt.In certain circumstances, it is expedient that this substrate shaping by Etching removal takes place at higher substrate temperatures.

Obwohl die hier insbesondere in dem Ausführungsbeispiel näher beschriebene technische Lösung auf ein Hochrateätzverfahren abhebt ist die erfinderische Lösung mit den gleichen technischen und ökonomischen Vorteilen zur Abscheidung von Materialien zur Formbearbeitung anwendbar, wenn man entsprechend geeignete Gase, die die abzuscheidenden elementaren oder molekularen Spezies enthalten, einsetzt.Although the technical described here in particular in the exemplary embodiment The solution to a high rate etching process is the inventive solution with the same technical and economic advantages for the deposition of materials Mold processing applicable if one suitably suitable gases that the contain elemental or molecular species to be deposited.

Neben der in dem Ausführungsbeispiel angegebenen technischen Lösung zur lokalen Oberflächenbearbeitung durch eine verweilzeitgesteuerte Relativbewegung zwischen Substrat und Plasmastrahlquelle ist das erfindungsgemäße Verfahren ebenso mit Masken- bzw. Blendentechniken (z. B. Wechselmasken aus Al-Oxidkeramik versehen mit geometrischen Lochstrukturen) anwendbar um z. B. tiefe geometrische Strukturen oder Strukturarrays mit hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit und Genauigkeit in Substratmaterialien einzuarbeiten. Dabei ist wiederum das erfindungsgemäße Verfahren sowohl als Hochrateabtrag als auch als Hochrate-Abscheideverfahren anwendbar. Für besonders komplexe Bearbeitungsformen bzw. zur Bearbeitung großer Flächen sind auch Kombinationen z. B. der Relativbewegung Plasmaquelle-Substrat bei gleichzeitigem Einsatz einer strukturierten Wechselmaske des erfindungsgemäßen Verfahrens anwendbar, wobei sich zusätzliche technische bzw. verfahrensökonomische Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik ergeben.In addition to the technical solution given in the exemplary embodiment for local Surface processing by means of a relative movement between the substrate controlled by the dwell time and plasma beam source, the method according to the invention is also with mask or Aperture techniques (e.g. interchangeable masks made of Al oxide ceramics provided with geometric ones Hole structures) applicable to z. B. with deep geometric structures or structure arrays to incorporate high processing speed and accuracy into substrate materials. Again, the method according to the invention is both as a high rate reduction and as High rate deposition process applicable. For particularly complex machining forms or combinations of z. B. the relative movement Plasma source substrate with the simultaneous use of a structured interchangeable mask method according to the invention applicable, additional technical or procedural economic advantages over the known prior art.

Die Aufgabe des Korrosionsschutzes empfindlicher und teurer mechanischer Bewegungssysteme in der Bearbeitungskammer wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gesamte Anlage während der Bearbeitung mit einem inertisierenden bzw. abschirmenden Hintergrundgasdruck beaufschlagt wird, wobei dieser Druck erfindungsgemäß dadurch hergestellt wird, daß ein geeignetes Gas mit der Schutzwirkung über Leitungen und Öffnungen direkt in die Gehäuse der präzisionsmechanischen, elektronischen und auch optischen und optoelektronischen Komponenten eingelassen wird von wo aus es durch vorhandene Öffnungen in den Raum der Bearbeitungskammer ausströmt. Damit wird eine effektive Spülung der schutzwürdigen Komponenten mit Frischgas gewährleistet und ein Kontakt mit korrosiven Bestandteilen effizient ausgeschlossen. Das Schutzgas, hier wurde in dem Ausführungsbeispiel Stickstoff aus einem Flüssiggastank verwendet, wird zusammen mit den anderen Gasbestandteilen in der Bearbeitungskammer über das Pumpsystem daraus entfernt. Der zerstörerische, schädliche Einfluß abgestrahlter Mikrowellenenergie auf Elektronikkomponenten und Kunststoffteile in der Bearbeitungskammer wird erfindungsgemäß dadurch unterdrückt bzw. ausgeschaltet, daß ein hinreichend dimensionierter Absorber für die vagabundierende Mikrowellenstrahlung in der Bearbeitungskammer installiert wird. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das ein wasserdurchflossener Kunststoffschlauch, der in mehreren Windungen in einigen Zentimetern Abstand von der Wand der Bearbeitungskammer angebracht wurde.The task of corrosion protection sensitive and expensive mechanical Movement systems in the processing chamber is solved according to the invention in that the entire system during processing with an inertizing or shielding Background gas pressure is applied, this pressure according to the invention  is produced that a suitable gas with the protective effect via lines and Openings directly into the housing of precision mechanical, electronic and also optical and optoelectronic components is let in from where it goes through existing openings in the space of the processing chamber flows out. So that becomes a effective purging of components worthy of protection with fresh gas is guaranteed Contact with corrosive components efficiently excluded. The protective gas, here was in The embodiment used nitrogen from a liquid gas tank is used together with the other gas components in the processing chamber via the pump system away. The destructive, harmful influence of radiated microwave energy Electronic components and plastic parts in the processing chamber suppressed or switched off according to the invention in that a sufficient Dimensioned absorber for stray microwave radiation in the Processing chamber is installed. In the described embodiment, this is a water-permeable plastic hose, which in several turns in a few centimeters Distance from the wall of the processing chamber.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß ein reaktiver Plasmastrahl hoher Dichte und in gewissen Grenzen skalierbarer Dimension unter Vermeidung parasitärer und damit meist nachteiliger erosiver Plasma-Wand-Wechselwirkungen erzeugt wird, mit dessen Hilfe plane, strukturierte und auch gekrümmte Oberflächen leitender und nichtleitender Substrate mit lateralen Abmessungen in einem großen Bereich von Millimetern bis zu Metern durch Überlagerung lokaler Wirkungsprofile mit Halbwertsbreiten von ca. 1 mm his einige 10 mm mit hohen Abtragraten bis zu 20 mm3/min oder auch Auftragraten präzise formbearbeitet werden können ohne ungewollte Kontamination der Werkstückoberfläche durch Konstruktionsmaterialien und ohne einen kritischen Einfluß des Abstandes zwischen Substrat und Gasaustritt aus der Plasmastrahlquelle während des Bearbeitungsprozesses, da hier im Gegensatz zu bekannten Lösungen keine kritische Abhängigkeit des Wirkungsquerschnittes von diesem Abstand besteht. Weitere Vorteile der Erfindung sind die vergleichsweise zu beschriebenen Lösungen unaufwendigen Maßnahmen zum Schutz teurer Gerätekomponenten in der Bearbeitungskammer vor korrosiven Gasspezies und vor ungewollter Mikrowellenbestrahlung.The advantages of the invention are that a reactive plasma jet of high density and scalable within certain limits, avoiding parasitic and thus usually disadvantageous erosive plasma-wall interactions, is generated, with the help of flat, structured and also curved surfaces of conductive and non-conductive substrates lateral dimensions in a large range from millimeters to meters by overlaying local effect profiles with half-widths from approx. 1 mm to a few 10 mm with high removal rates of up to 20 mm 3 / min or application rates can be precisely machined without unwanted contamination of the workpiece surface by construction materials and without a critical influence of the distance between the substrate and the gas outlet from the plasma beam source during the machining process, since in contrast to known solutions there is no critical dependence of the cross section on this distance. Further advantages of the invention are the comparatively uncomplicated measures for protecting expensive device components in the processing chamber from corrosive gas species and from unwanted microwave radiation compared to the solutions described.

Teil B: BeispielbeschreibungPart B: Example description Beispiel 1example 1

Im folgenden wird anhand eines Beispiels die Herstellung einer optischen Asphäre mit Hilfe des reaktiven Plasmastrahlätzens beschrieben. Abb. 1 zeigt schematisch die dazu verwendete Anordnung, bestehend aus einer vakuumtauglichen Bearbeitungskammer (1) aus korrosionsfestem Edelstahl, in der sich computergesteuert eine linear (x- und y-Richtung) und rotatorisch bewegliche sowie heizbare Werkstückaufnahme (6, 7) befindet und einem über einen Kurzschlußschieber (4) automatisch abstimmbaren Mikrowellensystem, bestehend aus einem Koaxialleiter (3a, 3b), dessen offenes Ende (9) sich ebenfalls innerhalb der Vakuumkammer befindet, sowie einem Mikrowellengenerator (2), der unmittelbar an das Koaxialsystem gekoppelt ist. Die Zuführung (5) der verwendeten Inert- bzw. Reaktivgase Ar/He bzw. SF6/CF4 an das Ende des Koaxialleiters erfolgt über den Innenleiter (3b) der im Beispiel als doppelwandiges Rohr ausgebildet ist. Typische Prozeßparameter sind in Tab. 1 zusammengestellt.The production of an optical asphere with the help of reactive plasma beam etching is described below using an example. Fig. 1 shows schematically the arrangement used for this, consisting of a vacuum-compatible processing chamber ( 1 ) made of corrosion-resistant stainless steel, in which there is a computer-controlled linear (x and y direction) and rotationally movable and heatable workpiece holder ( 6 , 7 ) and one Via a short-circuit slide ( 4 ) automatically tunable microwave system, consisting of a coaxial conductor ( 3 a, 3 b), the open end ( 9 ) of which is also located within the vacuum chamber, and a microwave generator ( 2 ) which is directly coupled to the coaxial system. The supply ( 5 ) of the inert or reactive gases Ar / He or SF 6 / CF 4 used to the end of the coaxial conductor takes place via the inner conductor ( 3 b) which is designed as a double-walled tube in the example. Typical process parameters are summarized in Tab. 1.

Ein Beispiel für das Querschnittsprofil der Abtragsfunktion des Plasmastrahls (8) ist in Abb. 2 dargestellt. Typische Abtragraten bei Quarz oder auch bei Siliziumkarbid sind 1-4 µm/s bei Halbwertsbreiten von 5-10 mm. Die resultierenden Volumenabtragraten liegen im Bereich von 1-20 mm3/min. Die axiale Dimension des Plasmastrahls beträgt in Abhängigkeit von den Prozeßparametern wenige Millimeter bis einige Zentimeter. Typisch sind ca. 20 mm. Die gezielte Überlagerung der lokalen Abtragsfunktionen zur Formgebung großflächiger Substrate erfolgt durch die computergesteuerte Bewegung des Substrats relativ zum Plasmastrahl zur Realisierung der, auf der Basis der lokalen Abtragsfunktion, mathematisch simulierten, mittleren lokalen Verweilzeiten. Im vorliegenden Beispiel erfolgte diese Bewegung in Form des in Abb. 3 skizzierten Mäanders. Abb. 4 zeigt eine mit Hilfe des reaktiven Plasmastrahlätzens hergestellte Oberflächenform mit einer Bearbeitungstiefe von ca. 30 µm. Als Werkstück diente eine Scheibe aus poliertem Quarz mit einem Außendurchmesser von ca. 140 mm und einer Dicke von ca. 25 mm. Die Bearbeitungszeit betrug ca. 2 Stunden.An example of the cross-sectional profile of the ablation function of the plasma jet ( 8 ) is shown in Fig. 2. Typical removal rates for quartz or silicon carbide are 1-4 µm / s with half-widths of 5-10 mm. The resulting volume removal rates are in the range of 1-20 mm 3 / min. The axial dimension of the plasma jet is a few millimeters to a few centimeters depending on the process parameters. Approx. 20 mm are typical. The targeted superimposition of the local ablation functions for the shaping of large-area substrates takes place through the computer-controlled movement of the substrate relative to the plasma beam in order to implement the mathematically simulated, mean local dwell times based on the local ablation function. In the present example, this movement took the form of the meander shown in Fig. 3. Fig. 4 shows a surface shape produced with the help of reactive plasma jet etching with a processing depth of approx. 30 µm. A disc made of polished quartz with an outer diameter of approx. 140 mm and a thickness of approx. 25 mm served as the workpiece. The processing time was about 2 hours.

Beispiel 2Example 2

Das komplette Mikrowellensystem zur Erzeugung eines reaktiven Plasmastrahles (Plasmaquelle) kann sich zur Durchführung der Substratbearbeitung, die wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt wird, auch in der vakuumtauglichen Bearbeitungskammer (Abb. 1, (1)) befinden. Dazu werden die einzelnen Komponenten in einen vakuumdichten und druckfesten Behälter installiert, der mit Luft oder einem inerten Gas zur Vermeidung von Hochspannungsüberschlägen gefüllt ist.The complete microwave system for generating a reactive plasma beam (plasma source) can also be located in the vacuum-compatible processing chamber ( Fig. 1, ( 1 )) for carrying out the substrate processing, which is carried out as described in Example 1. For this purpose, the individual components are installed in a vacuum-tight and pressure-resistant container, which is filled with air or an inert gas to avoid high voltage flashovers.

Diese so gekapselte Plasmastrahlquelle ist in Abb. 5 schematisch dargestellt.This encapsulated plasma beam source is shown schematically in Fig. 5.

In dem Quellengehäuse (10) befinden sich der Mikrowellengenerator (2), der Koaxialleiter (3a, 3b), der gegenüber der Bearbeitungskammer mittels der Vakuumdichtungen (13) abgedichtet ist und dessen offenes Ende, das gleichzeitig der Gasaustritt (9) ist, in die Bearbeitungskammer hineinragt. Der Gaseinlaß in den Innenleiter des Koaxialleiters (3b), der im Beispiel als doppelwandiges Rohr ausgebildet ist erfolgt über die Anschlüsse (5). Die Zuführung des Quellenfüllgases, im Beispiel Luft unter Atmosphärendruck, erfolgt über den Einlaß (12). Das Kühlwasser für die Kühlung des Mikrowellengenerators (2) wird über den Anschluß (13), der als Doppelrohrsystem ausgebildet ist, zu- und abgeführt. Die elektrischen Versorgungskabel und die Signalleitungen werden vakuumdicht an die Durchführungen (11) angeflanscht. Die Abstimmung des Mikrowellensystems erfolgt rechnergesteuert über den Kurzschlußschieber (4).The source housing ( 10 ) contains the microwave generator ( 2 ), the coaxial conductor ( 3 a, 3 b), which is sealed off from the processing chamber by means of the vacuum seals ( 13 ) and its open end, which is also the gas outlet ( 9 ), protrudes into the processing chamber. The gas inlet into the inner conductor of the coaxial conductor ( 3 b), which in the example is designed as a double-walled tube, takes place via the connections ( 5 ). The source filling gas, in the example air at atmospheric pressure, is supplied via the inlet ( 12 ). The cooling water for cooling the microwave generator ( 2 ) is supplied and discharged via the connection ( 13 ), which is designed as a double pipe system. The electrical supply cables and the signal lines are flanged to the bushings ( 11 ) in a vacuum-tight manner. The microwave system is computer-controlled via the short-circuit slide ( 4 ).

Claims (23)

1. Verfahren zum Hochratebearbeiten von Materialoberflächen unter Verwendung einer Plasmastrahlquelle, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochreaktiver Plasmastrahl definierter und skalierbarer Geometrie sowie hoher Dichte mit Hilfe eines Mikrowellenfeldes erzeugt wird, das sich am Ende eines nach einer Seite offenen, koaxialen Mikrowellenhohlleiters, bestehend aus einem Außenleiter und einem Innenleiter geeigneter Geometrie, ausbildet, wobei der Innenleiter des Koaxialleiters aus zwei oder mehreren konzentrisch zueinander angeordneten Röhren geeigneter Querschnitte aufgebaut ist, die Bildung des reaktiven Plasmastrahls durch Eindiffusion eines Gases, das über eines der äußeren Rohre zugeführt wird, in den durch Wechselwirkung eines Inertgasstromes mit dem Mikrowellenfeld gebildeten Plasmastrahl erfolgt, der dadurch gleichzeitig eine zeitlich und räumlich stabile Form erhält, daß dieses Gas entweder die chemisch reaktiven Spezies enthält bzw. daß solche in der Plasmaentladung aus mindestens einem seiner Bestandteile entstehen, daß der hochreaktive Plasmastrahl selbst keinen Kontakt mit dem System des Mikrowellenleiters bzw. des darin integrierten Gasführungssystems hat und damit gewährleistet ist, daß das Plasma keinerlei Wandwechselwirkung außer mit dem Substrat selbst eingeht und damit von Fremdverunreinigungen frei ist.1. A method for high rate processing of material surfaces using a plasma beam source, characterized in that a highly reactive plasma beam of defined and scalable geometry and high density is generated with the aid of a microwave field, which is at the end of a coaxial microwave waveguide open to one side, consisting of an outer conductor and an inner conductor of suitable geometry, the inner conductor of the coaxial conductor being constructed from two or more tubes of suitable cross sections arranged concentrically to one another, the formation of the reactive plasma jet by diffusion of a gas which is supplied via one of the outer tubes into the by interaction of one Inert gas flow with the microwave field plasma jet takes place, which at the same time receives a form that is stable in terms of time and space that this gas either contains the chemically reactive species or that those in the plasma discharge g arise from at least one of its constituents that the highly reactive plasma jet itself has no contact with the system of the microwave conductor or the gas guidance system integrated therein, thus ensuring that the plasma does not interact with the wall except with the substrate itself and is therefore free from foreign contaminants. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Prozeßgaskomponente CF4, SF6, NF3 oder XeF2 ist und der Plasmastrahl Kontakt mit der Oberfläche des Substrates hat und dabei ein Ätzabtrag erfolgt. Der Querschnitt des Plasmastrahles ist dabei kleiner als der Querschnitt des Substrates.2. The method according to claim 1, characterized in that at least one process gas component is CF 4 , SF 6 , NF 3 or XeF 2 and the plasma jet is in contact with the surface of the substrate and thereby an etching removal takes place. The cross section of the plasma jet is smaller than the cross section of the substrate. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas der mikrowellenangeregten Plasmaentladung aus Ar oder He besteht.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the carrier gas microwave-excited plasma discharge consists of Ar or He. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Komponente des Prozeßgases O2 ist.4. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that a further component of the process gas is O 2 . 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren bei einem Prozeßdruck von 10 mbar bis 1000 mbar in einem Gefäß, der Bearbeitungskammer, realisiert wird.5. The method according to claim 1, 2, 3 and 4, characterized in that the method at a process pressure of 10 mbar to 1000 mbar in a vessel that Processing chamber is realized. 6. Plasmastrahlquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese in einen gegenüber der Umgebung druck- und vakuumdicht gekapselten Behälter dergestalt eingebaut ist, daß das offene Teil des koaxialen Mikrowellenleitersystems und des im Innenleiter integrierten Gasführungssystems durch die Behälterwand nach außen hindurchragt.6. Plasma beam source according to claim 1, characterized in that this in one Containers sealed against pressure and vacuum in this way is built in that the open part of the coaxial microwave guide system and in Inner conductor of integrated gas routing system through the tank wall to the outside protrudes through. 7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmastrahlquelle sich gemeinsam mit den Substraten in der Bearbeitungskammer befindet. 7. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that the Plasma beam source is located together with the substrates in the processing chamber located.   8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmastrahlquelle dergestalt in die Wand der Bearbeitungskammer eingebaut ist, daß sich die Quelle außerhalb der Bearbeitungskammer befindet und daß das offene Teil des koaxialen Mikrowellenleitersystems und das im Innenleiter integrierte Gasfühungssystem in die Bearbeitungskammer hineinragt.8. The method according to claim 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the Plasma beam source is built into the wall of the processing chamber in such a way that the source is outside the processing chamber and that the open part of the coaxial microwave conductor system and that integrated in the inner conductor Throttle system protrudes into the processing chamber. 9. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Oberflächenformgebung durch Ätzabtrag das Substrat sich in einem Substrathalter befindet und relativ zum Plasmastrahl mittels eines Mehrachsen-Bewegungssystems linear bewegt wird.9. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8, characterized in that for Surface shaping by etching the substrate down in a substrate holder is located and relative to the plasma beam by means of a multi-axis movement system is moved linearly. 10. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen einer Formgebung durch Ätzabtrag das Substrat sich in einem Substrathalter befindet und relativ zum Plasmastrahl mittels eines Mehrachsen-Bewegungssystems linear und rotierend bewegt wird.10. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8, characterized in that for Achieve a shape by etching the substrate in a substrate holder is located and relative to the plasma beam by means of a multi-axis movement system is moved linearly and rotating. 11. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Plasmaquelle relativ zum Substrat durch Drehung und oder Kippung und oder Abstandsänderung bewegt wird.11. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10, characterized in that additionally the plasma source relative to the substrate by rotation and or tilting and or distance change is moved. 12. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter heizbar ist und das Substrat auf höhere Temperaturen als Zimmertemperatur gebracht wird.12. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11, characterized in that that the substrate holder is heatable and the substrate at higher temperatures than Room temperature is brought. 13. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter nicht heizbar ist.13. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11, characterized in that that the substrate holder is not heatable. 14. Plasmaquelle nach Anspruch 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anordnung eine berührungslose Temperaturmeßeinrichtung zur Messung der Substrattemperatur integriert ist.14. Plasma source according to claim 1, 6 and 7, characterized in that in the Arrangement a non-contact temperature measuring device for measuring the Substrate temperature is integrated. 15. Plasmaquelle nach Anspruch 1, 6, 7 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anordnung ein optisches Emissionspektrometer integriert ist.15. Plasma source according to claim 1, 6, 7 and 14, characterized in that in the Arrangement is integrated an optical emission spectrometer. 16. Plasmaquelle nach Anspruch 1, 6, 7, 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Innenleiters und das Ende des Außenleiters in einer Ebene liegen.16. Plasma source according to claim 1, 6, 7, 14 and 15, characterized in that the End of the inner conductor and the end of the outer conductor lie in one plane. 17. Plasmaquelle nach Anspruch 1, 6, 7, 14, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Innenleiters und das Ende des Außenleiters nicht in einer Ebene liegen.17. Plasma source according to claim 1, 6, 7, 14, 15 and 16, characterized in that the The end of the inner conductor and the end of the outer conductor are not in one plane. 18. Plasmaquelle nach Anspruch 1, 6, 7, 14, 15, 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter des genannten koaxialen Mikrowellenhohlleiters aus zwei oder mehr konzentrisch zueinander angeordneten Rohren aufgebaut ist und zwar so, daß zwischen den Rohren jeweils eine Lücke besteht, durch die ein Gas geführt werden kann.18. Plasma source according to claim 1, 6, 7, 14, 15, 16 and 17, characterized in that the inner conductor of said coaxial microwave waveguide made of two or more Pipes arranged concentrically to one another is constructed in such a way that There is a gap between the pipes through which a gas is passed can. 19. Konfiguration nach Anspruch 1, 6, 7, 14, 15, 16, 17, und 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch die genannten Rohre zwei oder mehr Gase oder Gasgemische getrennt an des Ende des genannten koaxialen Mikrowellenhohlleiters geführt werden und dort ausströmen. 19. Configuration according to claim 1, 6, 7, 14, 15, 16, 17, and 18, characterized in that that through the pipes mentioned two or more gases or gas mixtures separately of the end of said coaxial microwave waveguide and there emanate.   20. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmastrahl Kontakt mit der Oberfläche des Substrates hat und dort durch die Wahl entsprechend geeigneter Prozeßgaskomponenten eine Formgebung durch gezielten Materialauftrag erfolgt.20. The method according to claims 1 to 19, characterized in that the Plasma jet has contact with the surface of the substrate and there by choice according to suitable process gas components, shaping through targeted Material order is made. 21. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Plasmastrahl und Substrat strukturierte Wechselmasken, die aus Al-Oxidkeramik sein können, bzw. Blenden gebracht werden und damit mit hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit und Genauigkeit geometrische Strukturen eingearbeitet oder aufgetragen werden.21. The method according to claims 1 to 20, characterized in that between Plasma beam and substrate structured interchangeable masks, which are made of Al oxide ceramic can be brought or fades and thus with high Machining speed and accuracy incorporated geometric structures or be applied. 22. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zum Korrosionsschutz empfindlicher elektronischer, optischer, optoelektronischer und mechanischer Baugruppen in der Bearbeitungskammer diese während der Bearbeitung mit einem inertisierenden bzw. abschirmenden Hintergrundgasdruck beaufschlagt wird, wobei dieser Druck erfindungsgemäß dadurch hergestellt wird, daß ein geeignetes Gas mit der Schutzwirkung über Leitungen und Öffnungen direkt in die Gehäuse der präzisionsmechanischen, elektronischen, optischen und optoelektronischen Komponenten eingelassen wird, von wo aus es durch vorhandene Öffnungen in den Raum der Bearbeitungskammer ausströmt. Das Schutzgas, daß Stickstoff aus einem Flüssiggastank sein kann, wird zusammen mit den anderen Gasbestandteilen in der Bearbeitungskammer über das Pumpsystem aus dieser entfernt.22. The method according to claims 1 to 21, characterized in that for Corrosion protection of sensitive electronic, optical, optoelectronic and mechanical assemblies in the processing chamber during processing with an inertizing or shielding background gas pressure is, this pressure is produced according to the invention in that a suitable gas with the protective effect via lines and openings directly into the Housing of precision mechanical, electronic, optical and optoelectronic components is let in from where it exists through existing ones Openings in the processing chamber. The protective gas that Nitrogen from one liquefied petroleum gas tank is used along with the others Gas components in the processing chamber from the pump system away. 23. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung bzw. Ausschaltung des zerstörerischen, schädlichen Einflusses abgestrahlter, vagabundierender Mikrowellenenergie auf die Elektronikkomponenten und Kunststoffteile, die sich in der Bearbeitungskammer befinden, in dieser ein hinreichend dimensionierter Absorber für Mikrowellenstrahlung installiert wird, der ein in mehreren Windungen in einigen Zentimetern Abstand von der Kammerwand angebrachter und wasserdurchflossener Kunststoffschlauch sein kann.23. The method according to claims 1 to 22, characterized in that for Suppression or elimination of the destructive, harmful influence radiated, stray microwave energy on the electronic components and plastic parts that are in the processing chamber in this one adequately dimensioned absorber for microwave radiation is installed, the one in several turns a few centimeters from the chamber wall attached and water-permeable plastic hose can be.
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