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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Beschichtung
auf einem Substrat durch Kathodenzerstäubung, wobei das Substrat in
einer Kammer angeordnet ist, die dann auf einen Druck unter 1 Pa
gebracht und während
der Bildung gehalten wird, und in der ein Plasma erzeugt wird, wobei
ein elektrisches Feld in der Kammer zwischen einer zu zerstäubenden
Kathode und einer Anode angelegt wird, wobei ein im Wesentlichen
auf das elektrische Feld senkrechtes Magnetfeld ebenfalls mindestens im
Bereich der Kathode angelegt wird, um eine Schaltung zur magnetischen.
Eingrenzung der Elektronen herzustellen, und wobei eine Zyklotron-Resonanzzone
der Elektronen in der Nähe
der Kathode erzeugt wird, wobei ein elektromagnetisches Feld in dem
Mikrowellenfrequenzbereich angelegt wird, dessen Wellenfrequenz
der Zyklotronfrequenz der Elektronen in dem Magnetfeld entspricht.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Reinigung eines Substrats
durch Innenbeschuss, wobei das Substrat in einer Kammer angeordnet
ist, die dann auf einen Druck unter 1 Pa gebracht und auf diesem
während
der Reinigung gehalten wird, und in der ein Plasma erzeugt wird,
wobei ein elektrisches Feld in der Kammer zwischen einer Anode und
dem Substrat, das als Kathode dient, angelegt wird, wobei ein im
Wesentlichen auf das elektrische Feld senkrechtes Magnetfeld ebenfalls
mindestens im Bereich der Kathode angelegt wird, um eine Schaltung
zur magnetischen Eingrenzung der Elektronen herzustellen, und wobei
eine Zyklotron-Resonanzzone der Elektronen in der Nähe der Kathode
erzeugt wird, wobei ein elektromagnetisches Feld in dem Mikrowellenfrequenzbereich angelegt
wird, dessen Wellenfrequenz der Zyklotronfrequenz der Elektronen
in dem Magnetfeld entspricht.
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Die
Erfindung betrifft schließlich
eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens.
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Solche
Verfahren und Vorrichtungen sind durch die europäische Patentanmeldung Nr. 0563609
bekannt. Diese Verfahren werden im Allgemeinen als „plasma
sputtering" (Plasmazerstäubung) oder „plasma
etching" (Plasmaätzung) bezeichnet, wenn
es darum geht, ein Substrat zu beschichten oder zu reinigen. Die
Geschwindigkeit der Ablagerung auf dem Substrats oder die Geschwindigkeit,
mit der das Substrat gereinigt wird, ist bei der Kathodenzerstäubung direkt
mit der Ionisationsrate in der Entladung und daher mit der Dichte
des Target- oder Kathodenstroms verbunden. Die Höchstdichte des Stroms, die
unter Bewahrung der Stabilität
des Plasmas erreicht werden kann, hängt stark von den Anregungsbedingungen
des Gases ab, das das Plasma bildet. Somit bietet das Vorhandensein
eines Magnetfeldes, das mindestens im Bereich der Kathode angelegt
wird und es ermöglicht,
eine Schaltung zur magnetischen Eingrenzung der Elektronen herzustellen,
die Möglichkeit,
die Dichte des Targetstroms zu erhöhen und/oder die Targetspannung
zu senken.
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Das
Vorhandensein eines elektromagnetischen Feldes in dem Mikrowellenfrequenzbereich, das
zur gleichen Zeit wie das Magnetfeld angelegt wird, schafft ein
Zyklotron-Resonanzphänomen der Elektronen,
das es ermöglicht,
ihre Energie zu steigern. Da die Wellenfrequenz der Zyklotronfrequenz der
Elektronen in dem Magnetfeld entspricht, wird die Energie des elektromagnetischen
Feldes mindestens zum Teil von letzteren aufgenommen. Ihr Gyrationsradius
nimmt daher mit der Zunahme der kinetischen Energie, die eine Verstärkung der
ionisierenden Stöße zulässt, zu.
Somit steigt also die Ionisationsrate, wodurch die Ablagerungsgeschwindigkeit
zunehmen kann, was zu einer Steigerung des Wirkungsgrades des Verfahrens
führt.
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Ein
bekannter Nachteil des Verfahrens oder der Vorrichtung ist, dass,
wenn die Leistung des elektromagnetischen Feldes erhöht wird,
die Dichte des Plasmas ebenfalls zunimmt und die in das Magnetfeld
injizierten Mikrowellen durch das Plasma mit hoher Dichte auf die
Mikrowellenerzeugerquelle reflektiert werden. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn die Mikrowellen mittels konventioneller Wellenleiter
in den Entladebereich geleitet werden, wo die Zyklotronresonanz
der Elektronen möglich
ist. Die Kopplung der Energie des elektromagnetischen Feldes muss
somit unter einer Schwelle liegen, die einer Höchstdichte des Plasmas von
1012 cm–3 entspricht.
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Ziel
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bildung durch Kathodenzerstäubung oder
zur Reinigung durch Ionenbeschuss eines Substrats zu realisieren,
sowie eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens, die Plasmadichten
von mehr als 1012 cm–3 zulässt.
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Die
Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung
sind in den Ansprüchen
1 bis 5 festgelegt.
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Zu
diesem Zweck ist ein Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass die angelegte Wellenfrequenz der Mikrowellen größer als 2,45
GHz und kleiner als 45 GHz, insbesondere 28,5 GHz, ist, wobei das
Plasma derart erzeugt wird, dass eine Dichte von mehr als 1012 cm–3 erzielt wird. Durch das
Anlegen einer Wellenfrequenz von mehr als 2,45 GHz wird das Plasma
für das
elektromagnetische Feld „transparent" und reflektiert
nicht mehr die Strahlung der Mikrowellen, die das Plasma durchqueren.
Insbesondere entspricht eine Plasmadichte von 1013 cm–3 einer
Plasmafrequenz von 28,5 GHz.
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Es
muss hervorgehoben werden, dass
EPA 0420117 Verwendungsbereiche
eines Magnetrons zwischen 300 MHz und 95 GHz angibt. Dieses Dokument
weist den Fachmann jedoch nicht darauf hin, die Mikrowellenfrequenz
je nach Art des Plasmas anzupassen. Obschon in diesem Dokument die
Möglichkeiten
eines Magnetrons aufgezählt
werden, liefert es keine Lösung
für das
Reflexionsproblem der Mikrowellen. Dasselbe Dokument liefert eine
Anordnung von Mikrowellenquellen, die es ermöglichen, ein Plasma auf einer
großen
Fläche
in einer konstanten Position für
einen langen Zeitraum zu erzeugen. Es wird dargelegt, dass eine
Vielzahl Mikrowellen mit elektrischen Feldern mit unterschiedlichen
Richtungen erzeugt werden muss, um ein solches Plasma zu erhalten.
In diesem Dokument werden die Schaffung einer Zyklotron-Resonanzzone
der Elektronen und das Plasma mit hoher Dichte nicht erwähnt.
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Eine
besondere Form der Realisierung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel umfasst, um die Diffusion
des Plasmas außerhalb
der Zyklotron-Resonanzzone in Richtung der Quelle zu begrenzen,
wobei der Plasmagenerator so geschaffen ist, dass er ein Plasma
mit einer Dichte von mehr als 1012 cm–3 erzeugt. Durch
die Begrenzung der Diffusion des Plasmas wird die Übertragung
der Mikrowellenenergie nicht auf ihrem Weg in die Resonanzzone behindert,
was die Erhöhung
der Plasmadichte ermöglicht.
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Eine
bevorzugte Form der Realisierung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Begrenzung der Diffusion
des Plasmas Elemente eines Bildschirms umfassen, die zueinander
und in Bezug auf einen Wellenleiter isoliert sind, wobei diese Elemente
in dem Wellenleiter senkrecht auf die elektrischen Feldlinien des
elektromagnetischen Feldes angeordnet sind. Solche Elemente sind
leicht einzubauen und begrenzen wirksam die Diffusion des Plasmas.
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Eine
andere bevorzugte Form einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen der Mikrowellenquelle und der Kammer
eine Pufferzone angeordnet ist, die dazu bestimmt ist, die Mikrowellenquelle
vor einer Kontaminierung durch die zerstäubte Substanz der Kathode zu
schützen.
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Die
Erfindung wird nun ausführlicher
anhand von Zeichnungen beschrieben:
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1 ist
eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Bildung einer
Beschichtung gemäß dem Stand
der Technik;
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2 ist
eine schematische Darstellung der Umlaufbahn eines Elektrons in
der Kammer;
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3 zeigt
zwei Kurven, die die Verschiebung der elektrischen Eigenschaft,
die zwischen der Kathode und der Anode in Bezug auf die durch die elektromagnetische
Mikrowellenstrahlung zugeführte Leistung
P gemessen wurde, darstellen;
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4 ist
die schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einer Pufferzone.
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5 bzw.
7 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
mit Mitteln zur Begrenzung der Diffusion des Plasmas.
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6 ist
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit Kopplungsantennen.
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Die 8 und 9 zeigen
das Phänomen
der Plasmadiffusion.
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In
den Zeichnungen wird die gleiche Referenznummer für gleiche
oder ähnliche
Bauteile verwendet.
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Die
in 1 dargestellte Vorrichtung umfasst eine Kammer 9,
in der eine Kathode 2 und eine Anode 3 angeordnet
sind. Die Kathode und die Anode sind so auf Stützen (nicht in der Zeichnung
zu sehen) angebracht, dass diese einfach ersetzt werden können. Die
Kathode und die Anode sind auf konventionelle Art und Weise mit
einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, die ebenfalls nicht
in der Zeichnung zu sehen ist, um ein elektrisches Feld zwischen
Kathode und Anode zu erzeugen. Wenn die Vorrichtung zur Beschichtung
eines Substrats durch Kathodenzerstäubung verwendet wird, wird
die Anode vorzugsweise durch das zu beschichtende Substrat gebildet.
Falls die Anode nicht das zu beschichtende Substrat bildet, befindet
sie sich in dem Raum zwischen der Kathode und dem zu beschichtenden Substrat.
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Es
versteht sich von selbst, dass andere Formen der Realisierung möglich sind.
So kann die Anode zum Beispiel eine klassische Anode sein und das Substrat
in die Kammer zwischen Kathode und Anode eingeführt werden.
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Wenn
die Vorrichtung zur Reinigung eines Substrats durch Innenbeschuss
verwendet wird, wird das Substrat vorzugsweise durch die Kathode
gebildet.
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Die
Kammer ist mit einer Gasquelle 7 verbunden, zum Beispiel
Argongas oder ein möglicherweise
reaktives Gasgemisch. Die Gasquelle dient dazu, Gas in die Kammer
einzuleiten und somit in dem Raum zwischen Kathode und Anode ein
Plasma zu erzeugen.
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Permanente
Magnete 4, 5, 6 werden in der Nähe der Kathode 2 angebracht.
Diese Magnete ermöglichen
es, in der Kammer und mindestens im Bereich der Kathode ein im Wesentlichen
auf das elektrische Feld senkrechtes Magnetfeld zu erzeugen. Die
Feldlinien des Magnetfeldes sind in 1 zu sehen
und mit dem Buchstaben B gekennzeichnet. Das Magnetfeld ist so angelegt,
dass in der Kammer zwischen Kathode und Anode eine Schaltung zur
magnetischen Eingrenzung der Elektronen hergestellt werden kann.
Dieses Magnetfeld ermöglicht
eine Dichte des Targetstroms, die viel größer ist als die, die durch
ein einzelnes elektrisches Feld erreicht wird.
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In
dem Magnetfeld bewegen sich die Elektronen auf einer schraubenförmigen Umlaufbahn
mit konstantem Radius, insofern die Stärke dieses Feldes selbst im
Wesentlichen konstant ist. Die Elektronen bewegen sich somit auf
einer längeren
Umlaufbahn in der Kammer, was die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes zwischen
einem Elektron und einem Gasmolekül oder -atom erhöht und somit
zu einer Steigung der Ionisationsrate führt.
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Anstelle
der permanenten Magnete können zur
Schaffung eines Magnetfeldes auch Spulen verwendet werden, durch
die Strom fließt.
Die Spulen werden dann im Bereich der Kathode angebracht.
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Um
einen niedrigen Druck im Innern der Kammer zu schaffen, umfasst
die Vorrichtung eine Pumpe 10, die mit der Kammer verbunden
ist. Während
der Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird die Kammer somit auf einem Druck unter 1 Pa gehalten.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst ebenfalls einen Mikrowellengenerator
8. Diese Quelle
ist angelegt, um über
ein Fester oder über eine
Antenne ein elektromagnetisches Feld in den Mikrowellenfrequenzbereich
in der Kammer einzuführen.
Um eine Zyklotron-Resonanzzone der Elektronen (ECR) in der Nähe der Kathode
zu erhalten, sollte die Frequenz f der Welle des elektromagnetischen
Feldes, die von dem Mikrowellengenerator ausgeht, der Zyklotronfrequenz
der Elektronen in dem Magnetfeld entsprechen, d.h.:
wobei e und m die Ladung
und die Masse des Elektrons darstellen und B die Größe des Magnetfeldes. Für ein Magnetfeld
B = 875 Gauss beträgt
die Frequenz zum Beispiel:
f = 2,45·109 Hz. -
Vorzugsweise
wird das elektromagnetische Feld in die gleiche Richtung wie die
der Rotation eines Elektrons in dem Magnetfeld polarisiert. Die
Energie, die somit durch die Mikrowellen zugeführt wird, kann praktisch vollständig aufgenommen
werden.
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Die
Tatsache, dass ein elektromagnetisches Feld in dem Mikrowellenbereich
in der Kammer eingeführt
wird, hat zur Folge, dass sich, wenn die Wellenfrequenz der Gyrationsfrequenz
des Elektrons in dem Magnetfeld entspricht, die schraubenförmige Umlaufbahn
mit konstantem Radius, der das Elektron folgt, in eine spiralförmige Umlaufbahn
verwandelt, deren Radius mit jedem Umlauf größer wird, da die Elektronen
ihre kinetische Energie durch Aufnahme der elektromagnetischen Energie
während
des Zyklotron-Resonanzprozesses erhöhen. Eine solche Umlaufbahn
ist auf 2 veranschaulicht. Dieses Phänomen ermöglicht eine
Zunahme der Anzahl der ionisierenden Stöße in der Kammer. Die Zunahme der
Anzahl der ionisierenden Zusammenstöße zwischen den Elektronen
und den Gasmolekülen
oder -atomen führt
zu einer Erhöhung
der Ionisationsrate des Plasmas. Da sich die Schaltung zur magnetischen
Eingrenzung der Elektronen und die Zyklotron-Resonanzzone der Elektronen
in der Nähe
der Kathode befinden, erfolgt die Erhöhung der Ionisationsrate des
Plasmas an dieser Stelle.
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Die
somit erhaltene Erhöhung
der Ionisationsrate in dem Plasma ermöglicht eine Dichte des Kathodenstroms,
die viel größer ist
als die, die durch die klassische Magnetron-Kathodenzerstäubung oder
durch die Reinigung durch klassischen Magnetron-Ionenbeschuss erhalten
wird. Das Verfahren ermöglicht
es also, bei konstantem Strom den Scheinwiderstand der Entladung
zu senken und somit die Verluste zu senken, die durch die Erwärmung des Substrats
durch den Ionenbeschuss verursacht wurden. Somit kann eine Stromdichte
von 300 mA/cm2 erreicht werden, was bei
der Kathodenzerstäubung einer
Ablagerungsgeschwindigkeit entspricht, die zehn Mal über den
maximalen Ablagerungsgeschwindigkeiten liegt, die bis zum heutigen Tag
in der klassischen Magnetron-Kathodenzerstäubung erreicht wurden.
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3 stellt
die Verbindung zwischen der Targetspannung (V) und dem Targetstrom
(I) dar. Die Erhöhung
der Ionisationsrate, die durch die Einführung des elektromagnetischen
Feldes in den Mikrowellenfrequenzbereich auf das Plasma angewandt wurde,
ermöglicht
also den Übergang
von der Leistungskurve P1 (ohne Mikrowelle) auf die Leistungskurve
P2 (mit Mikrowelle). Man stellt fest, dass die Spannung V bei einer
konstanten Ablagerungsgeschwindigkeit, die einem konstanten Strom
(I) entspricht, auf Grund der Senkung des Scheinwiderstands des
Plasmas, der zwischen Kathode und Anode gemessen wurde, schwächer ist.
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Bei
erhöhter
Leistung stellt die Reflexion der Leistung des elektromagnetischen
Feldes auf die Mikrowellenquelle ein Problem dar. Bei starker Leistung steigt
die Dichte des Plasmas so sehr an, dass das Plasma die Mikrowellen
reflektiert, wodurch die Kopplung der Mikrowellenenergie praktisch
unter eine gewisse Schwelle, die einer maximalen Plasmadichte von
1012 cm–3 entspricht,
begrenzt wird. Höhere
Plasmadichten und insbesondere Plasmadichten von 10–13 cm–3 können also
nicht mit Hilfe der bekannten Vorrichtungen erreicht werden. Das
Phänomen der
Mikrowellenreflexion wird in 8 dargestellt, wo
die Dichte NP des Plasmas in Bezug auf die
Distanz d im Vergleich zu der Zyklotron-Resonanzzone der Elektronen
angegeben wird. Dabei wird die Resonanzzone bei der Distanz L betrachtet,
das heißt
bei dem Ausgang des Wellenleiters 21 (5),
der die Mikrowellen zu der Resonanzzone leitet. Die Dichte NP des Plasmas ist bei L am höchsten und
nimmt sowohl innerhalb des Wellenleiters wie in der Kammer 9 auf
Grund der Diffusion schnell ab. Mikrowellen, die den Wellenleiter
durchqueren, können
folglich von dem Plasma, das in den Wellenleiter eindringt, reflektiert
werden, wenn die Dichte des Plasmas hoch ist. Diese Mikrowellen
erreichen also nicht die Zyklotron-Resonanzzone und die Kopplung
der Energie dieser reflektierten Mikrowellen kann nicht stattfinden.
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Bei
den konventionellen Vorrichtungen, die mit einer Mikrowellenkopplung
bei 2,45 GHz funktionieren und Gebrauch von den Wellenleitern machen, besteht
das Problem darin, dass das Plasma, das die Möglichkeit hat, Elektronen über die
Zyklotron-Resonanzzone hinaus zu verbreiten, zu einer Wand wird, die
die Mikrowellen umso mehr reflektiert als die Dichte des Plasmas
erhöht
ist. Auf Grund dieses Phänomens
erreicht die Plasmadichte sehr schnell einen Höchstwert von weniger als 1012 cm–3.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist es also erforderlich, Mittel vorzusehen, die
es ermöglichen,
dass die Dichte NP des Plasmas in Inneren
des Mikrowellenleiters schnell abnimmt, wie in 9 dargestellt. Wenn
die Dichte des Plasmas im Inneren des Mikrowellenleiters sehr gering
ist, ist die Wahrscheinlichkeit der Reflexion der Mikrowellen ebenfalls
nicht sehr groß und
folglich erreichen sie die Zyklotron-Resonanzzone, wodurch die Kopplung
ermöglicht
wird.
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Es
gibt verschiedene Lösungen
für dieses Problem.
Eine erste Lösung
besteht darin, die Frequenz des elektromagnetischen Feldes derart
zu erhöhen,
dass das Plasma nicht reflektierend gegenüber der elektromagnetischen
Strahlung in dem Bereich der gesuchten Plasmadichte ist. Bei einer
ausreichend hohen Frequenz ist das Plasma „transparent" für die Strahlung.
Die Dielektrizitätskonstante des
Plasmas wird in der Tat mit folgender Formel berechnet:
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NP, e, m, E0, fR, fμw stehen jeweils für die Dichte
des Plasmas, die Ladung eines Elektrons, die Masse eines Elektrons,
die Dielektrizitätskonstante des
Vakuums, die natürliche
Frequenz des Plasmas und die Mikrowellenfrequenz. Wenn ωμw > ωR,
dann 0 < EP < 1
und die Mikrowellen durchqueren das Plasma, während im gegenteiligen Fall,
d.h. wenn ωμw < ωR, der Wert von EP zwangsläufig EP < 0,
was zeigt, dass die Umgebung die Mikrowellen reflektiert.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
verwendet also eine Mikrowellenquelle mit einer Anregungsfrequenz
der Mikrowellen von mehr als 2,45 GHz und genauer gesagt zwischen
2,45 GHz und 45 GHz. Somit entspricht einer Frequenz von 28,5 GHz eine
Dichte des Plasma fR = 1013 cm–3.
Bei Erhöhung der
Mikrowellenfrequenz muss ebenfalls der Wert des Induktionsfeldes
erhöht
werden, um die Zyklotronresonanz der Elektronen zu bewahren. Bei
28,5 GHz muss der Wert des Induktionsfeldes 9000 Gauss betragen,
um eine Kopplung durch Zyklotronresonanz der Elektronen in der Entladung
zu erhalten.
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Eine
zweite Lösung
besteht darin, eine Plasmadiffusionswand außerhalb der Zyklotron-Resonanzzone
(ECR-Zone) in der Richtung des Wellenleiters zu schaffen.
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5 zeigt
zu diesem Zweck eine Art der Realisierung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, in
der Mittel zur Begrenzung dieser Diffusion vorgesehen sind. Diese
Mittel umfassen eine Aneinanderreihung von unterschiedlichen Elementen 20,
die zueinander und in Bezug auf einen Wellenleiter 21,
der die Quelle 8 mit der Zyklotron-Resonanzzone verbindet,
elektrisch isoliert sind. Diese Elemente 20 sind vorzugsweise,
senkrecht auf die elektrischen Feldlinien des polarisierten elektromagnetischen
Feldes der Mikrowellen in dem Wellenleiter angeordnet. Durch die
senkrechte Anordnung dieser Elemente 20 auf die elektrischen
Feldlinien des elektromagnetischen Feldes der Mikrowellen sind die
Reflexionen auf die Quelle auf ein Minimum beschränkt. Diese Elemente
befinden sich am äußersten
Ende des Wellenleiters, um dort die Diffusion des Plasmas in dem Wellenleiter
zu verhindern. Diese Elemente ermöglichen es somit, die von den
Mikrowellen transportierte Leistung direkt in der Zyklotron-Resonanzzone
der Elektronen anzuwenden, indem die Reflexion merklich begrenzt
wird, da in dieser Zone, in der die ECR-Kopplung stattfindet, ein
großer
Teil der Energie der Mikrowellenstrahlung aufgenommen werden kann,
was bei einem Plasma mit der gleichen Dichte, das sich außerhalb
dieser Resonanzzone befindet, nicht der Fall wäre. Durch Zuordnung dieser
Elemente zu dem doppelten Anregungssystem (DC – Mikrowellen) kann die Dichte
des Plasmas Werte von mehr als 1012 cm–3 erreichen.
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Die
senkrechte Position der Elemente 20 auf die Vektoren des
elektrischen Feldes des polarisierten elektromagnetischen Feldes
der Mikrowellen in dem Wellenleiter ist die bevorzugte Position,
es sind jedoch auch andere Positionen möglich, insofern diese Elemente
den Durchgang der Mikrowellen nicht versperren. Ein Winkel, der
nicht 90 ° beträgt, behindert
nicht das Funktionieren der Vorrichtung, wenn letztere einen gewissen
Leistungsprozentsatz, der auf die Mikrowellenquelle reflektiert
wird, toleriert. Selbst bei einem Winkel, der nicht 90 ° beträgt, erfüllen die
Elemente ihre Funktion, die darin besteht, die Dichte des Plasmas
in der Richtung des Wellenleiters beträchtlich zu senken. Diese Elemente
werden zum Beispiel von Plättchen,
Stäben
und Drähten,
die gegebenenfalls verschiedenen Größen haben können, gebildet.
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6 zeigt
eine andere Art der Realisierung einer Vorrichtung, in der die Leistung
der Mikrowellenstrahlung direkt in der Resonanzzone und in der Nähe der Elektronen
mit Hilfe einer oder mehrerer Antennen 22 angewandt wird.
Die Leistung des elektromagnetischen Mikrowellenfeldes wird somit direkt
in der Zyklotron-Resonanzzone
gekoppelt. Zu diesen bevorzugten Realisierungsarten kann noch das
Vorhandensein von Elementen hinzukommen, die die Richtung und den
Wert des Induktionsfeldes verändern,
um die Resonanzone optimal entweder in die Nähe der Elemente, die die Ausbreitung
des Plasmas zwischen der Resonanzzone und dem Wellenleiter verhindern,
oder in die Nähe
der Antennen zu verteilen.
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Wie
in 6 dargestellt durchqueren die Kopplungsantennen 22 die
Magnete 23, 24 und 25, die das Magnetfeld
sowie die Kathode 2 bilden. Ein äußeres Ende der Antennen 22 führt direkt
in die Zyklotron-Resonanzzone, was den Mikrowellen ermöglicht,
somit direkt in diese Zone injiziert zu werden und ihre Reflexion
auf das Plasma zu verhindern. Diese Antennen sind so angeordnet,
dass sie direkt in die ECR-Zone in der Nähe der Kathode 2 führen. Die
Tatsache, dass die Antennen direkt in die Zyklotron-Resonanzzone führen, veranlasst,
dass die injizierte Energie des elektromagnetischen Mikrowellenfeldes
in der unmittelbaren Umgebung der Antenne aufgenommen wird. In diesem
Fall ist die Bildung der Diffusionszone des Plasmas zwischen der
Antenne und der Kopplungszone gegenstandslos.
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7 zeigt
eine Vorrichtung, deren Struktur der entspricht, die in 5 dargestellt
ist. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von der in 5 dargestellten
Vorrichtung durch das Vorhandensein von Magnetlinsen 26,
die ebenfalls dazu dienen, die Diffusion des Plasmas außerhalb
der Zyklotron-Resonanzzone zu begrenzen.
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4 zeigt
eine andere Art der Realisierung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Die Mikrowellenquelle ist mit der Kammer 9 mit Hilfe eines Wellenleiters 10,
in dem ebenfalls ein für
die Mikrowellen transparentes Fenster 12 angebracht ist,
verbunden. Dem Wellenleiter folgt eine Pufferzone 11 (Baffle),
die dazu dient das Fenster 12 gegen eine Kontaminierung
durch die zerstäubte
Substanz zu schützen.
Die Mikrowellenquelle ist dann unterhalb der Pufferzone in Bezug
auf die Kammer 9 angebracht.
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Ein
neutrales Gas, zum Beispiel Argon, kann gegebenenfalls in die genannte
Zone eingeführt
werden, um den Schutz gegen alle möglichen Kontaminierungen der
Quelle zu erhöhen.
Vorzugsweise weist die Zone eine Krümmung auf, was zum Schutz gegen
eine Kontaminierung beiträgt.
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Das
Target oder die Kathode kann verschiedenen Formen haben. So kann
das Target entweder flach und rechteckig oder rund sein, oder aber
zylinderförmig,
oder es kann eine hohle Kathode haben.
