DE69213004T2 - Vorrichtung zur bearbeitung eines feststoffes - Google Patents

Vorrichtung zur bearbeitung eines feststoffes

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Description

  • Die Erfindung betrifft die Behandlung von Festkörpern, sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Plasmabehandlung der Oberfläche eines Festkörpers. Eingesetzt werden kann die Erfindung z. B. auf dem Gebiet der Elektrotechnik, der Mechanik, der Elektronik oder auf anderen Gebieten.
  • Die Plasmatechnologie zur Behandlung von Festkörpern erfreut sich derzeit einer intensiven Entwicklungsarbeit mit dem Ziel, flüssige, chemische Behandlungsarten in sämtlichen Betriebsabläufen weitestgehend zu ersetzen. Es existieren verschiedene Arten der Oberflächenbearbeitung von Festkörpern, darunter die Wärmebehandlung, das plasmachemische Reinigen und Ätzen sowie die Schichtbildung.
  • Bekannt sind im Stand der Technik Anlagen, in denen ein Plasmamedium unter einem Druck von mindestens 10² Pa bereitgestellt wird. Derartige Vakuum-Plasmabehandlungsanlagen enthalten eine Vakuumkammer mit einem Gasevakuiersystem und mit einem Plasmagenerator, der ein Gaszuführsystem zur Plasmabildung und eine Trägerhalterung aufweist. In derartigen Vakuum-Plasmabehandlungsanlagen wird eine dreidimensionale Ladung angeregt, während der Träger feststeht. Zum Anregen des Plasmas wird von einer Hochfrequenz, - SHF -, Glimm- oder Bogenentladung Gebrauch gemacht, die abhängig von dem verwendeten Gas oder Kathoden-Target Material einer gewünschten Plasmazusammensetzung zum Ätzen oder zur Schichtbildung erzeugt.
  • Von diesen Bedingungen führt ein stärkeres Vakuum zu einer gleichmäßigeren Oberflächenbehandlung. Allerdings führt ein stärkeres Vakuum zu einer Abnahme der Dichte aktiver Teilchen und einem schwächeren Strom solcher Partikel in Richtung auf die Oberfläche, was die Dauer der Oberflächenbehandlung verlängert. Dies ist einer der Gründe dafür, das die Gesamtkapazität der Anlage unbefriedigend ist. Ferner wird ein geringer Durchsatz durch das Erfordernis bedingt, dauernd das Vakuum aufrecht zu erhalten, d. h. das gesamte Arbeitsvolumen der Kammer unter Unterdruck zu setzen. Dies ist dann besonders gravierend, wenn das Plasmabildungsgas ersetzt werden muß, um eine vollständige Reinigung der Kammer von den Partikeln vorzunehmen, damit unerwünschte Verunreinigungen beim Anfahren eines neuen Oberflächenbehandlungs-Zyklus vermieden werden. Dies macht eine verlängerte Vorbereitungszeit für den Anlagenbetrieb erforderlich. Wenn derartige Anlagen für kontinuierliche Fertigungs-Behandlungsprozesse eingesetzt werden, sind zur Erhöhung des Durchsatzes Schleusenkammern vorhanden, wenn Verbindung mit der Atmosphäre benötigt wird. Bei solchen Anordnungen kommt es möglicherweise zur Verunreinigung der Träger, die besonders auf dem Gebiet der Elektronik extrem unerwünscht ist.
  • Gemildert werden diese Nachteile in einem Plasmareaktor, wie er in der US-A-4 946 537 geschrieben ist. Er besitzt eine Vakuumkammer mit einem Reagenzgas - Zuführsystem, einem Plasmagenerator und mindestens einer elektromagnetischen Spule, die sich koaxial im Inneren der Kammer befindet. In einem Halter im Inneren der Kammer wird eine Probe angesetzt, so daß sie sich parallel zu dem von der Spule erzeugten Magnetfeld erstreckt. Ein hochenergetischer Strahl geladener, hochdichter Partikel aus dem Plasma wird senkrecht auf die Probenoberfläche zum Auftreffen gebracht, um die Behandlung vorzunehmen.
  • Mit der Oberfläche in Wechselwirkung tretende hochenergetische Ionen führen zu strahlungsbedingten Defekten, d. h. zu Rißstellen der Struktur und zur Atomisierung des behandelten Materials sowie zur Einleitung von durch Strahlung veranlaßten chemischen Reaktionen. Mit zunehmender Integrationsdichte von Chips werden die Prozeßschichten in den aktiven Strukturen immer dünner. Durch Strahlung hervorgerufene Effekte in derartigen Schichten führen zu Änderungen der elektrischen Eigenschaften und können sogar zu einem vollständigen Ausschuß von Chipelementen führen. Ein derartiger Reaktor kann nicht die notwendige hohe Qualität der Behandlung gewährleisten.
  • Es ist ein Ziel der Erfindung, die Gesamtkapazität zu steigern und die Behandlungsqualität von Festkörpern zu erhöhen.
  • Bei einer zu beschreibenden Ausführungsform der Erfindung enthält eine Vorrichtung zur Plasmabehandlung, vorzugsweise mit planaren Trägern, einen Plasmagenerator mit einem Plasmabildungsgas-Zuführsystem und einer Energiequelle, und einem Trägerhalter, wobei der Plasmagenerator einen Generator für einen Plasmastrahl unter atmosphärischem Druck mit einem Regulator für die Querschnittsgröße des Plasmastrahls aufweist. Der Trägerhalter und der Plasmastrahlgenerator sind zur Bewegung relativ zueinander in Richtung mindestens einer Koordinatenachse gelagert, um den Trägerhalter regelmäßig in die Behandlungszone einzuführen und aus ihr zurückzuziehen. Die Vorrichtung nach dieser Ausführungsform besitzt außerdem eine Einrichtung zum Einstellen der Trägerhaltergeschwindigkeit sowie der Querschnittsgröße des Plasmastrahls, angeschlossen an den Regulator für die Querschnittsgröße des Plasmastrahls und ausgestattet mit einem Antrieb für den Trägerhalter. Der Antrieb für den Trägerhalter ist in der Lage, die Trägerhalter-Geschwindigkeit, sowohl innerhalb als auch außerhalb der Behandlungszone zu variieren.
  • Ein Vorteil der zu beschreibenden Vorrichtung liegt in deren hohem Durchsatz, wobei der Einsatz eines Plasmastrahlgenerators für den Strahl unter atmosphärischem Druck in der Vorrichtung eine Intensivierung der Interaktionsvorgänge des Plasmas mit der Oberfläche außerhalb der Vakuumkammer ermöglicht. Es ist weder eine Evakuiereinrichtung zur Vakuumbildung, noch eine abgedichtete Kammer erforderlich, so daß die Vorrichtung stets betriebsbereit ist. Abweichend von Anlagen, die druckreduziertes Plasma verwenden, ermöglicht der Einsatz eines Plasmagenerators für einen Plasmastrahl unter atmosphärischem Druck den Transfer aktiver Partikel (angeregte Ionen und Atome) in Richtung auf die Trägerfläche durch Diffusion anstelle durch freie Molekularbewegung. Die Dichte des aktiven Partikelstroms beträgt in diesem Fall ein Vielfaches von der, die bei Vakuumanlagen erzielbar ist. Die aktiven Partikel diffundieren unter diesen Bedingungen in Richtung der Oberfläche ohne jeglichen Aktivitätsverlust, da die Flugstrecke für nichtelastische Wechselwirkungen viel größer ist als die Dicke der Grenzschicht (die Grenzschicht wird in der Nachbarschaft der Trägeroberfläche gebildet, wenn sie von einem Plasmastrahl umströmt wird, wobei ihre Dicke etwa 10&supmin;&sup4;m bei q 10&sup7; W/m²) beträgt. Allerdings verlieren die aktiven Partikel ihre kinetische Energie als Ergebnis der elasüschen Kollision in der Grenzschicht. Deshalb wird bei einer sehr hohen Dichte des aktiven Partikelstroms und mit mithin einer sehr hohen Rate von auf der Oberfläche ablaufenden photochemischen Prozessen, d. h. bei einer hohen Oberflächenbehandlunggeschwindigkeit, jegliche durch Strahlung hervorgerufene Beschädigung im wesentlichen ausgeschlossen, und man kann eine hohe Qualität der Behandlung erreichen. Da der auf die Oberfläche gerichtete Wärmefluß stark ist (die Plasmatemperatur beträgt bis zu 10 bis 15 x 10³K), kann dieses Plasma zur Behandlung in einem Modus unbeständiger Wärmeleitung eingesetzt werden, d. h. bei einer kurzfristigen Plasmawirkung auf der Oberfläche (die Verweilzeit eines einer Behandlung unterliegenden Punkts in einem Plasmastrom beträgt etwa 10 ms). Diese Oberflächenbehandlllng ist eine dynamische Plasmaoperation (DPO). Zur Durchführung dieses Prozesses muß die Vorrichtung Systeme zur Einstellung der Strahlgröße und der Trägergeschwindigkeit aufweisen, ferner Einrichtungen zur Durchführung einer Präzisionssteuerung der Relativbewegung des Plasmastrahlgenerators und des Trägers.
  • Um die gewünschte Größe des Plasmastrahls während der Behandlung beizubehalten, enthält eine Einrichtung zum Einstellen der Querschnittsgröße des Plasmastrahls in der speziellen Ausführungsform einen Helligkeitsdetektor. Der Helligkeitsdetektor führt eine Überwachung durch, und als Folge des Empfangs eines Fehlersignals wird ein Befehl zum Korrigieren der Größe des Plasmastrahls von dem Detektor an die Einstelleinrichtung gesendet.
  • Bei der Durchführung der Behandlung einer großen Anzahl identischer Teile ist es bevorzugt, wenn der Trägerhalter die Form eines Revolverkopfs besitzt, um den Durchsatz der Vorrichtung wesentlich anzuheben.
  • Um die Möglichkeit zu eröffnen, Schichten aus Organometall-Verbindungen aufzubringen und Ätzvorgänge durchzuführen, ist das Plasmabildungsgas-Zuführsystem in einigen Ausführungsformen mit einem Verdampfer auszustatten, der eine wärmegesteuerte Leitung aufweist, um die Organometall-Verbindungen im gasförmigen Zustand zu halten. Das freie Ende der wärmegesteuerten Leitung wird in Richtung auf die Plasmastrahlzone gerichtet. Dies erhöht die Fertigungsmöglichkeiten der Vorrichtung aufgrund einer Vergrößerung des Bereichs niederzuschlagender Filmtypen.
  • Um den Verbrauch an Plasmabildungsgas zu verringern, kann das Gaszuführsystem mit einem gesteuerten Ventil ausgestattet werden, und der Trägerhalter kann mit einem Koordinatenaufnehmer ausgestattet sein, wobei das Signal des Aufnehmers das Ventil in der Weise steuert, daß das Ventil nur zu dem Zeitpunkt geöffnet wird, wenn der Träger die Behandlungszone durchläuft.
  • Um den Ausstoß des Prozesses bei der Behandlung von Teilen zu erhöhen, deren Durchmesser größer ist als die Plasmastrahlgröße, kann der Träger um eine Achse gedreht werden, die senkrecht zu der Trägerebene durch sein geometrisches Zentrum läuft. Dies macht es möglich, den gesamten Träger in einem einzigen Durchlauf zu behandeln.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • Figur 1 eine perspektivische, schematische Darstellung einer Anlage,
  • Figur 2 eine schematische und teilweise in Blockform gehaltene Darstellung einer Vorrichtung mit einem Helligkeitsdetektor,
  • Figur 3 ein Blockschaltungsdiagramm für einen Helligkeitsdetektor,
  • Figur 4 ein Schaltungsdiagramm einer Einrichtung zum Einstellen der Querschnittsgröße eines Plasmastrahls,
  • Figur 5 ein Schaltungsdiagramm einer Einrichtung zum Einstellen der Bewegungsgeschwindigkeit eines Trägers,
  • Figur 6 eine schematische Darstellung eines Plasmabildungsgas-Zuführsystems mit einem gesteuerten Ventil und einem Verdampfer, und
  • Figur 7 eine perspektivische Ansicht eines Trägerhalters mit einem Hilfsantrieb.
  • Figur 1 zeigt eine höchst raffinierte Ausführungsform einer Vorrichtung.
  • Bei dieser Ausführungsform ist ein Generator 1 für einen Plasmastrahl 2 mit einem Regulator für die Querschnittsgröße des Plasmastrahls 2 ausgestattet. Der Regulator kann die Form eines magnetischen Kreises 3 mit offenem Ende aufweisen, der koaxial bezüglich des Generators 1 gelagert, und mit einem Elektromagnet 4 gekoppelt ist, der von einer Einrichtung 5 zum Einstellen der Querschnittsgröße des Plasmastrahls 2 ein Steuersignal empfängt. Der Generator 1 ist mit einer Energiequelle 6 verbunden, und von einem System 7 wird dem Generator 1 ein Plasmabildungsgas zugeführt. Ein Träger 8 ist z. B. über eine Vakuumansaugeinrichtung an einem Halter 9 angesetzt, der einen Antrieb 10 aufweist, welcher durch eine Einstelleinrichtung 11 zum Einstellen der Bewegungsgeschwindigkeit des Trägers 8 gesteuert wird. Der Halter 9 des Trägers 8 vollzieht eine Drehbewegung. Der Generator 1 für den Plasmastrahl 2 ist oberhalb einer Ebene gelagert, die durch die Bewegungsbahn 9 definiert wird, so daß der Plasmastrahl diese Bahn unter Bildung einer Trägerbehandlungszone schneidet. Die Einstelleinrichtung 5 kann die Form einer Stromquelle aufweisen, beispielsweise eines Transistors, dessen Basis ein Trägersignal in Form einer Spannung von einem veränderlichen Widerstand erhält. Die Spule des Elektromagneten 4 liegt im Emitterkreis des Transistors.
  • Im einfachsten Fall kann die Einstelleinrichtung 11 in Form eines gesteuerten Impulsgenerators ausgebildet sein, dessen Impulsrate die Bewegungsgeschwindigkeit des Halters 9 für den Träger 8 bestimmt. Es ist dafür gesorgt, daß eine Änderung der Frequenz des gesteuerten Impulsgenerators einer Änderung der Geschwindigkeit des Trägers 8 entspricht.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtung unter Bezugnahme auf ein spezifisches Beispiel beschrieben, welches die Beseitigung einer Photoresistmaske von der Oberfläche eines Siliciumchipträgers beinhaltet.
  • Anders als bei früher vorgeschlagenen Anordnungen gestattet die zu beschreibende Ausgestaltung der Vorrichtung die Durchführung der Beseitigung mit Hilfe eines Inertgas-Plasmas, wodurch unerwünschte chemische Effekte auf die entstehende Struktur ausgeschaltet werden als Ergebnis eines hochdichten Stroms aktiver Partikel auf die zu behandelnde Oberfläche.
  • Dem Generator 1 wird von der Energiequelle 6 ein Gleichstrom von 100 A zugeführt, und über das Gaszuführsystem 7 wird als Plasmabildungssignal Stickstoff zugeführt. Ein Signal von der Einstelleinrichtung 5 legt die Stärke des Stroms für den Elektromagneten 4 fest, um die Stärke des von dem magnetischen Kreis 3 induzierten Magnetfeldes zu definieren. Das Magnetfeld des offenen magnetischen Kreises 3 bewirkt, daß die Querschnittsgröße des Plasmastrahls zwischen 6 und 2 cm liegt. Diese Parameter stellen die Leistungsdichte des Plasmastrahls 2 sicher, die benötigt wird, um von dem Träger 8 eine Photoresistmaske zu entfernen. Die Einstelleinrichtung 11 stellt die Bewegungsgeschwindigkeit des Trägers 8 in der Behandlungszone auf 0,8 m/s ein. Während der Behandlung wird der Träger 8 auf 300ºC erhitzt. Für ein vollständiges Beseitigen der Photoresist-Maske von dem Träger 8 muß die Behandlung mehrere Male wiederholt werden. Vorzugsweise wird der Träger 8 auf eine vorbestimmte Starttemperatur vor jedem successiven Behandlungszyklus abgekühlt. Dieser Schritt benötigt 5 bis 10 Sekunden. Diese Bedingungen werden bei der Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit des Trägers 8 außerhalb der Behandlungszone berücksichtigt.
  • Es ist bevorzugt, wenn während aufeinanderfolgender Behandlungszyklen die Plasmaparameter unverändert bleiben, so daß eine Überwachung erforderlich ist, um sicherzustellen, daß sich die Bedingungen nicht ändern. Das Überwachen der Bedingung läßt sich erreichen mit Hilfe eines Helligkeitsdetektors. Für gleiche Teile der Vorrichtung sind in den verschiedenen Figuren der Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • Figur 2 zeigt eine Vorrichtung, bei der drei Helligkeitsdetektoren 12 vorgesehen sind, um die Querschnittsgröße des Plasmastrahls 2 zu überwachen. Die Helligkeitsdetektoren 12 befinden sich in einer Ebene, die parallel zu der Bewegungsebene des Trägers 8 verläuft. Die Helligkeitsdetektoren 12 vollziehen eine kontinuierliche Überwachung der Helligkeitsverteilung in dem Plasmastrahl 2, und davon werden Fehlersignale zu der Einstelleinrichtung 5 und 11 geleitet, um die Querschnittsgröße des Plasmastrahls 2 bzw. die Bewegungsgeschwindigkeit des Trägers 8 steuern zu können. Diese Steuerung führt zu einer starken Gleichmäßigkeit der Wiederholbarkeit der Behandlungsergebnisse. Dieses Merkmal ist dann besonders wichtig, wenn als Trägerhalter 9 ein Revolverkopf verwendet wird, um den Durchsatz der Vorrichtung bei der Ausführung einer kontinuierlichen Behandlung unter Verwendung einer großen Anzahl von Trägern 8 wesentlich zu steigern. In diesem Fall besitzt der Generator 1 einen Antrieb 13, der von der Einstelleinrichtung 12 gesteuert wird. Der Antrieb 13 bewegt den Generator 1 in Querrichtung bezüglich der Bewegungsbahn des Trägers 8. Diese Bewegung des Generators 1 ermöglicht eine gleichmäßigere Behandlung des Trägers, da die Verteilung der Energiedichte des Plasmastrahls 2 nicht gleichförmig ist und in der Mitte des Strahls 2 ein Maximum besitzt. Die Bewegung des Generators 1 entspricht der Bewegung des Plasmastrahls 2 entlang der Oberfläche des behandelten Trägers 8. Aus diesem Grund läuft das Zentrum des Plasmastrahls 2 während mehrerer aufeinanderfolgender Behandlungszyklen über die gesamte Oberfläche des Trägers 8.
  • Der in der Vorrichtung eingesetzte Helligkeitsdetektor 12 kann den in Figur 3 dargestellten Aufbau besitzen. Ein Helligkeitsdetektor 12 besteht aus einer Zeile 14 aus SCC-Empfängern, einem ersten und einem zweiten Analogschalterkreis 15 und 16, die von einem ersten bzw. einem zweiten Zähler 17, 18 gesteuert werden, einem Vergleicher 19, einem ersten und einem zweiten Analogschalter 20 und 21, einem Addierer 22, einem invertierenden Addierer 24 und einem Negator 25.
  • Dieses System ist ausgelegt zur Überwachung der Helligkeits- und Temperaturverteilung in dem Plasmastrahl 2, um Änderungen der Plasmaparameter zu ermitteln.
  • Das System arbeitet wie folgt:
  • Signale von den Ausgängen der Empfänger der Zeile 14 gelangen an die Eingänge der Analog-Schalterkreise 17 bzw. 18. Die Zähler 17 und 18 arbeiten in der Weise, daß Signale von sämtlichen Empfängern der Zeile 14 einzeln an dem Ausgang des Analog-Schalterkreises 15 erscheinen. Signale von den übrigen Empfängern der Zeile 14 erscheinen einzeln am Ausgang des Schalterkreises 16 während der Zeitspanne, innerhalb der ein Signal von dem ersten Empfänger der Zeile 14 am Ausgang des Schalterkreises 15 erscheint.
  • Die Ausgänge der Schalterkreise 15 und 16 sind an die Eingänge des Vergleichers 19 gelegt, dessen Ausgang zur Steuerung an die Eingänge der Analogschalter 20 und 21 gekoppelt ist. Ein Signal von dem Ausgang des Schalterkreises 16 geht an die Signaleingänge der Analogschalterkreise 20 und 21. Der Vergleicher 19 vergleicht aufeinanderfolgend das Signal von dem ersten Empfänger der Zeile 14 mit den Signalen von den übrigen Empfängern der Zeile 14. Die Vergleichsergebnisse gelangen an die Steuereingänge der Analogschalter 20 und 21, die einmal leitend gemacht werden, um ein Signal durchzulassen, wenn von dem Ausgang des Vergleichers 19 keine Steuersignale vorhanden sind, wobei der Schalter 20 dann leitend gemacht wird, wenn ein Maximalwertsignal von der Zeile 14 erfaßt wird. Der Schalter 21 wird leitend gemacht bei Erfassen eines Signals mit zweitgrößtem Wert aus der Zeile 14.
  • Ein auf den Maximalwert in der Zeile 14 ansprechendes Signal, welches von dem Ausgang des Schalters 20 erhalten wird, gelangt an den Addiereingang des Addierers 22 und an den Steuereingang des Zählers 17, welcher die Reihenfolgezahl desjenigen Empfängers aufzeichnet, von dessen Ausgang dieses Signal gesendet wurde. Der diese Zahl tragende Empfänger hat an der Vergleichsprozedur, die zum Erfassen des Maximalwerts dienen soll, keinen weiteren Anteil mehr. Nach dem Erfassen des Maximum-Signals erfolgt eine Änderung im Zustand der Zeile 17 und 18, ein Signal von dem zweiten Empfänger der Zeile 14 erscheint am Ausgang des Schalterkreises 15, und die zum Erfassen des Maximumwerts dienende Prozedur wird wiederholt. Das ermittelte Signal, welches vom Wert her das zweite Signal ist, wird über dem Schalter 21 an den Differenzeingang des Addierers 22 geführt. Das Signal vom Ausgang des Addierers 22 wird über einen Multiplizierer 23 an den Eingang des invertierenden Addierers 24 gelegt, wo es auf ein Referenzsignal U&sub1; addiert und über den Negator 25 an den Eingang eines Helligkeitsdetektors 12 geleitet wird. Es gibt drei Helligkeitsdetektoren 12, die an die Einstelleinrichtung 5 angeschlossen sind (siehe Figur 2), und die Signale U&sub2;, U&sub3; und U&sub4; erscheinen an ihrem jeweiligen Ausgang. Diese Signale gelangen an einen Eingang der Einstelleinrichtung 5 (Figur 2). In diesem Fall ist die Einstelleinrichtung 5 um einen addierenden Negator 26 herum gebaut (Figur 4), dessen Ausgang an die Basis eines Transistors 27 angeschlossen ist. Der Transistor 27 wandelt das am Ausgang des addierenden Negators 26 erhaltene Signal um in einen Strom, der in seinem Emitterkreis fließt, in welchem sich die Spule des Elektromagneten 4 befindet. Ein zu dem Fehlersignal der Einstelleinrichtung 5 proportionaler Strom fließt also durch die Spule des Elektromagneten 4.
  • Die Einstelleinrichtung 11 empfängt Signale von den Helligkeitsdetektoren 12 an ihrem Eingang, und sie arbeitet in ähnlicher Weise. Die Einstelleinrichtung 11 besteht aus einem invertierenden Addierer 28 (Figur 5), dessen Ausgang an einen Steuereingang eines Generators 29 angeschlossen ist. Das von dem invertierenden Addierer 28 kommende Fehlersignal wird in diesem Fall am Ausgang des Generators 29 umgesetzt in ein Signal mit sich ändernder Impulsrate, welches die Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebe 10 (Figur 1) und 13 (Figur 2) steuert.
  • Das Plasmabildungsgas-Zuführsystem 7 der Vorrichtung nach Figur 2 ermöglicht nicht das Aufbringen von Beschichtungen aus Organometall- Verbindungen. Um dies zu erreichen, ist das System 7 mit einem Verdampfer 30 (Figur 6) ausgestattet, der eine Wärmesteuerungsleitung 31 unter der Heizvorrichtung 32 besitzt. Die Heizvorrichtung 32 hält in der Leitung 31 eine konstante Temperatur aufrecht, um eine Kondensation von Dämpfen von Organometall-Verbindungen zu vermeiden, die in den auf dem Träger 8 niederzuschlagenden Plasmastrahl 2 eingeleitet werden.
  • Um den Gasverbrauch zu reduzieren und Betriebsabläufe wie z. B. das Reinigen von Trägeroberflächen und das Niederschlagen von Beschichtungen zu kombinieren, besitzt das System 7 Ventile 33 und 34, die sich in der Leitung des Systems 7 bzw. in der Leitung 31 befinden. Die Ventile 33 und 34 werden abwechselnd von einem Steuersignal geöffnet, welches von einem Koordinatenaufnehmer 35 empfangen wird, der beispielsweise auf deni Trägerhalter 9 glagert ist. Der Aufnehmer 35 kann in Form einer Apertur mit einer der Größe der Oberfläche des zu behandelnden Trägers 8 entsprechenden Länge, einer auf einer Seite der Apertur vorhandenen Lichtquelle und eines auf der gegenüberliegenden Seite der Apertur vorgesehenen photoempfindlichen Elements ausgebildet sein. Ein Signal von dem Ausgang des photoempfindlichen Elements ist ein Steuersignal für die Ventile 33 und 34. Die Ventile 33 und 34 werden nur für die Zeit der Ankunft des Signals geöffnet, um den Gasverbrauch zu verringern. Das Ventil 33 wird ansprechend auf geradzahlige Signale geöffnet, und das Ventil 34 wird ansprechend auf ungeradzahlige Signale geöffnet, um ihren Folgebetrieb sicherzustellen. Diese Arbeitsweise der Vorrichtung macht es möglich, ihre Fertigungsmöglichkeiten zu erweitern, und sie macht diese kosteneffektiver.
  • Wenn die Größe des Trägers 8 diejenige des Plasmastrahls 2 übersteigt, ist es bevorzugt, wenn der Trägerhalter mit einem Hilfsantrieb 36 (Figur 7) ausgestattet ist. Der Antrieb 36 dreht den Träger 8 um eine Achse, die senkrecht zu seiner Ebene durch seinen geometrischen Mittelpunkt verläuft. Dies ermöglicht die Behandlung der gesamten Oberfläche des Trägers 8 in einem einzigen Durchgang und steigert damit den Durchsatz der Vorrichtung beträchtlich.
  • Die am meisten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wurden beispielhaft beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß Änderungen und Modifizierungen im Umfang der beigefügten Ansprüche möglich sind. So beispielsweise kann die Schaltung von Einheiten wie der Bewegungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung, der Plasmastrahlgrößen-Einstelleinrichtung und des Helligkeitsdetektors geändert werden. Die Ausgestaltung des Trägerhalters läßt sich ebenfalls modifizieren.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Verwendung bei der Plasmabehandlung eines Körpers, umfassend einen Plasmastrahlgenerator (1) mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Plasmastrahls (2), ein Plasmabildungsgas-Zuführsystem (7) und einen Träger (8) für einen zu behandelnden Körper, dadurch gekennzeichnet,
daß der Plasmastrahl (2) unter atmosphärischem Druck erzeugt wird, daß der Plasmastrahl (2) und der Träger (8) für den zu behandelnden Körper für eine Relativbewegung zueinander in der Richtung von mindestens einer Koordinatenachse in der Weise gelagert sind, daß der Träger (8) flir den Körper und der Plasmastrahl (2), je nach Bedarf in oder außer Berührung stehen, eine Einrichtung vorgesehen ist zum Steuern der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen dem Träger (8) und dem Strahl (2) sowohl in als auch außer Berührung miteinander, und der Querschnittsgröße des Plasmastrahls (2) der bei atmosphärischem Druck erzeugt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ausgangsgröße einer Einrichtung (12) zum Erfassen der Helligkeit des Plasmastraht (2) dazu benutzt wird, die Querschnittsgröße des Plasmastrahls (2) zu steuern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Ausgangsgröße der Ernrichtung (12) zum Erfassen der Helligkeit des Plasmastrahls (2) dazu benutzt wird, die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen dem Träger (8) und dem Plasmastrahl (2) zu steuern.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Revolver (9), der eine Mehrzahl von Trägern (8) trägt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Träger (8) für den Körper um eine Achse drehbar ist, die durch das geometrische Zentrum des Trägers (8) verläuft und sich senkrecht zu der Träger-Ebene erstreckt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Plasmabildungsgas-Zuführsystem (7) einen Verdampfer (30) enthält, der eine thermogesteuerte Leitung (31) enthält, die mit ihrem freien Ende auf die Plasmastrahlzone gerichtet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Plasmabildungsgas-Zuführsystem (7) mindestens einen Kanal aufweist, der ein gesteuertes Ventil (33) beinhaltet, und der Trägerhalter (9) einen Koordinatenaufnehmer (35) besitzt, der mit dem gesteuerten Ventil (33) gekoppelt ist, wodurch die Zufuhr des plasmabildenden Gases gesteuert werden kann.
DE69213004T 1991-05-24 1992-05-19 Vorrichtung zur bearbeitung eines feststoffes Expired - Fee Related DE69213004T2 (de)

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DE69213004D1 DE69213004D1 (de) 1996-09-26
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