DE96906164T1 - Vorrichtung zum generieren eines plasmas bei plasmageführter mikrowellenversorgung - Google Patents

Vorrichtung zum generieren eines plasmas bei plasmageführter mikrowellenversorgung Download PDF

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Abstract

Vorrichtung aufweisend einen länglichen rechteckigen Wellenleiter zur Anbringung in einer Reaktionskammer, worin eine der vier Wände des Wellenleiters entfernt ist und ein aus Mikrowellen durchdringbarem Material gebildeter Streifen anstelle dieser Wand angebracht ist, so dass für den Fall, dass Mikrowellenenergie an dem Wellenleiter angelegt wird, ein Plasma in dem Grenzbereich zwischen dem dielektrischen Streifen und dem Volumen der Reaktionskammer erzeugt wird, wobei sich die Mikrowellenenergie durch interne Reflektionen entlang des Streifens aus Mikrowellen durchdringbarem Material ausbreitet und damit das Plasma bewirkt, welches entlang der gesamten Länge des Wellenleiters zu erzeugen ist.

Claims (40)

  1. Vorrichtung aufweisend einen länglichen rechteckigen Wellenleiter zur Anbringung in einer Reaktionskammer, worin eine der vier Wände des Wellenleiters entfernt ist und ein aus Mikrowellen durchdringbarem Material gebildeter Streifen anstelle dieser Wand angebracht ist, so dass für den Fall, dass Mikrowellenenergie an dem Wellenleiter angelegt wird, ein Plasma in dem Grenzbereich zwischen dem dielektrischen Streifen und dem Volumen der Reaktionskammer erzeugt wird, wobei sich die Mikrowellenenergie durch interne Reflektionen entlang des Streifens aus Mikrowellen durchdringbarem Material ausbreitet und damit das Plasma bewirkt, welches entlang der gesamten Länge des Wellenleiters zu erzeugen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin ein Sammelrohr zur Einführung eines Gases in die Reaktionskammer in die Nähe des Hohlleiters umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche zumindest ein Mittel zur Einstellung von stehenden Wellen innerhalb des Wellenleiters umfasst.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin das Mittel zur Einstellung von Mikrowellen einstellbare leitfähige Blindleitungen umfasst, welche in den Wellenleiter durch zumindest eine Wand desselben hineinreichen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin einen Modenmischer für eine einstellbare Veränderung der Konfiguration innerhalb des inneren Volumens des Wellenleiters umfasst.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Plasma eine ausreichende Elektronendichte aufweist, so dass eine reflektierende Wirkung des Plasmas verursacht wird, wobei die reflektierende Wirkung die Ausbreitung der Mikrowellen innerhalb des Wellenleiters ermöglicht.
  7. Vorrichtung zur Verbesserung einer Reaktion zwischen einem Reaktionsgas und einer Oberfläche eines Substrates welche folgendes aufweist: einen ein Substrat beinhaltenden Behälter, einen Mikrowellengenerator zur Erzeugung von Mikrowellenenergie, ein als Hohlleiter ausgelegtes Eintragselement, welches dimensioniert und positioniert ist um die Mikrowellenenergie aufzunehmen und selektiv diese Mikrowellenenergie in den Behälter und ein Sammelrohr zur Einbringung eines Reaktionsgases in den Behälter in die Nähe des Eintragselements auszurichten, worin ein Teil des Eintragselements unter Bildung eines offenen Abschnittes entfernt ist, welcher durch ein Mikrowellen durchdringbares Material belegt ist, in einem Bereich wo das Eintragselement das Reaktionsgas kontaktiert.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin ein Stück des dielektrischen Materials derart angeordnet ist um das Teil des Eintragselements, das abgewandt liegt abzudecken, wobei das Stück dielektrischen Materials gekennzeichnet ist durch die Mikrowellen durchdringende Eigenschaft.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin das Eintragselement mit einem festen Dielektrikum gefüllt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, worin das feste Dielektrikum ein Element aus der Gruppe ist, die aus Aluminiumoxid, Quarz und Silikaglas besteht.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Hohlleiter unter Vakuum steht, wenn das geregelt Plasma vorliegt.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Hohlleiter im Wesentlichen mit einem Gas gefüllt ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Hohlleiter mit einem flüssigen Dielektrikum gefüllt ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 7, welche weiterhin Kopplungsmittel zwischen der Mikrowellen-Energiezufuhr und dem Hohlleiter umfasst, um die Einbringung der Mikrowellen-Energie von der Mikrowellen-Energieversorgung zu dem Hohlleiter zu vereinfachen.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, worin das Kopplungsmittel zur Vermeidung, das dielektrisches Material, welches in dem Hohlleiter platziert ist, in den Mikrowellengenerator gelangt.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei eine Abschlussvorrichtung in dem Hohlleiter positioniert ist oder an diesem angebracht ist und von dem Kopplungsmittel beabstandet ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Hohlleiter die Form eines Wellenleiters aufweist, worin Mikrowellenenergie an einem Ende desselben eingeführt wird und eine Abschlussvorrichtung, die am anderen Ende platziert ist, bewirkt die Ausbreitung der Mikrowellenenergie über dessen Länge.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die Mikrowellen-Energiezufuhr eine Mikrowellen-Energieversorgung umfasst.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin zumindest ein Permanentmagnet in der Nähe dieses Hohlleiters positioniert ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, worin der Permanentmagnet eine Stärke aufweist um ein magnetisches Feld in dem Reaktionsbehälter von 874 Gauss aufzubringen, um eine Elektronen-Zyklotron-Resonanz bei 2,45 GHz zu erzeugen.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 16, worin die Abschlussvorrichtung Mikrowellenenergie, die darauf auftrifft, absorbieren kann.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 16, worin die Abschlussvorrichtung Mikrowellenenergie, die darauf auftrifft, reflektieren kann.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 16, worin die Abschlussvorrichtung eine Phasenverschiebung der Mikrowellenenergie, die darauf auftrifft, bewirken kann.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin das Eintragselement einen Satz von zwei Hohlleitern aufweist, die an den Reaktionsbehälter angefügt sind und von denen jeder eine longitudinale Achse aufweist und weiterhin dadurch charakterisiert ist, dass die longitudinalen Achsen im Wesentlichen parallel zueinander sind.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24, worin die Mikrowellenenergie in die Hohlleiter an gegenüberliegenden Enden derselben eingebracht wird, so dass der Fluss der Mikrowellenenergie in den beiden Hohlleitern parallel ist, jedoch in unterschiedlichen Richtungen, so dass das geregelte Plasma, welches an Punkten gemessen wird, die gleichen Abstand von einer Linie aufweisen, die senkrecht zu den Hohlleitern ist und durch deren Zentren verläuft, für die beiden Hohlleiter gleich ist.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 24, worin Mikrowellenleistung in jedem Hohlleiter in der Form von stehenden Resonanzwellen mit Intensitäts-Spitzen und -Senken vorliegt, welche derart ausgebildet sind, dass Intensitäts-Spitzen in einem Hohlleiter im Wesentlichen an Senken in dem zweiten Hohlleiter ausgerichtet sind.
  27. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Hohlleiter in einer lang gestreckten Form mit Abschluss-Enden und einem Mittelpunkt auf seiner Längsachse dargestellt ist und mit einem Anschluss zur Einbringung von Mikrowellenenergie im Wesentlichen an dem Mittelpunkt.
  28. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin Wände des Behälters von dem Hohlleiter aus schräg angeordnet sind um die Ausbreitung des Plasmas in dem Reaktionsbehälter zu erleichtern.
  29. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Behälter weiterhin ein ionisierbares Gas beinhaltet, worin der Mikrowellengenerator ein Plasma innerhalb des Behälters erzeugt, wobei das Plasma zumindest einen Teil der von dem Eintragselement ausgehenden Mikrowellenenergie zurück reflektiert zu dem Eintragselement wo der Teil des Eintragselements durch das Mikrowellen durchdringbare Material belegt ist.
  30. Vorrichtung nach Anspruch 7, die weiterhin zumindest ein Mittel zur Einstellung von stehenden Mikrowellen innerhalb des hohlen Eintragselement aufweist.
  31. Vorrichtung nach Anspruch 30, worin das Mittel zur Einstellung von stehenden Mikrowellen einstellbare Blindleitungen aufweist, welche in das Eintragselement über zumindest eine Wand desselben eindringen.
  32. Vorrichtung nach Anspruch 7, welche weiterhin Modenmischer zur einstellbaren Veränderung der Konfiguration des internen Volumens des Hohlleiters umfasst.
  33. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die Mikrowellenleistung sich entsprechend dem TE.sub.0.1 Modus ausbreitet.
  34. Vorrichtung welche eine kreisförmige Struktur aufweist mit der Gestalt eines geraden ringförmigen Zylinders, dessen Höhe sehr viel weniger beträgt als der Durchmesser, worin der Boden und die Ringwand der Struktur Metall enthalten und das Volumen, welches durch die Grundfläche und die Wand definiert ist, ist mit einem kreisförmigen Stück eine Dielektrikums ausgefüllt, so dass eine kreisförmige Fläche des Dielektrikums nächstliegend zu der metallischen Grundfläche ist und die Oberseite des Dielektrikums liegt in der gleichen Ebene wie die Oberseite der Wand, wobei die Struktur im Zentrum der Grundfläche mit einer Mikrowellen Energiequelle verbunden ist und die Struktur an einem Reaktionskessel befestigt ist, so das die Oberseite der dielektrischen Platte nächstliegend dem inneren Volumen des Reaktionsbehälters liegt und, wenn Mikrowellenenergie am Zentrum der Grundfläche der Struktur anliegt, wird ein Plasma im Grenzbereich zwischen dem dielektrischen Teil und dem Volumen des Reaktionsbehälters erzeugt, wobei das Plasma eine ausreichende Elektronendichte aufweist, um eine reflektierende Wirkung des Plasmas hervorzubringen, wobei die reflektierende Wirkung eine Ausbreitung der Mikrowellen innerhalb der zylindrischen Struktur ermöglicht, wodurch das zu erzeugende Plasma entlang der gesamten oberen Oberfläche der kreisförmigen Struktur vorliegt.
  35. Vorrichtung nach Anspruch 34, worin das feste Dielektrikum aus der Gruppe von Aluminiumoxid, Quarz und Kieselglas ausgewählt ist.
  36. Vorrichtung nach Anspruch 34, worin zumindest ein Permanentmagnet in der Nähe des Wellenleiters Positioniert ist.
  37. Vorrichtung nach Anspruch 34, worin der Permanentmagnet eine Stärke zur Ausbildung eines Magnetfeldes innerhalb des Reaktionsbehälters von 874 Gauss aufweist, um bei 2,45 GHz eine Elektronen-Zyklotron-Resonanz zu erzeugen.
  38. Vorrichtung nach Anspruch 34, welche weiterhin ein Sammelrohr zur Einführung von Gas in das Innere des Reaktionsbehälters in die Nähe Wellenleiters aufweist.
  39. Vorrichtung nach Anspruch 34, welche weiterhin zumindest ein Mittel zur Einstellung von stehenden Mikrowellen innerhalb des Wellenleiters umfasst.
  40. Verfahren zur Erzeugung eines geregelten Plasmas in einem in einem Behälter befindlichen Gas, welches folgende Schritte aufweist: – Darstellung eines Mikrowellen durchdringbaren Fensters, welches in einem Wellenleiter für das in dem Behälter vorhandene Gas ausgebildet ist; – Einführung von Mikrowellen-Energie in den Wellenleiter; und – Regelung der Leistung der Mikrowellen-Energie um die Erzeugung eines Plasmas in der Nähe der Oberfläche des Mikrowellen durchdringbaren Fensters zu bewirken, wobei das Plasma teilweise eine Mikrowellen reflektierende Grenze darstellt, an der ein Teil der Mikrowellen-Energie in den Wellenleiter reflektiert.
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