ES2284825T3 - Dispositivo para el tratamiento por plasmas de superficies de sustratos planos. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para el tratamiento por plasma de superficies de sustratos planos mediante descargas de gas a baja presión a HF / VHF, en el que en una cámara (11, 11'') está dispuesto al menos un electrodo (9) plano laminar conectado de forma eléctricamente conductora con un generador (12) de frecuencias, estando dispuesto dentro de la cámara al menos un túnel (3) de masa hecho de un material conductor eléctrico; estando dispuestos dentro del túnel (3) de masa el electrodo (9) HF / VHF y un espacio (6) de descarga, pudiendo disponerse la superficie de un sustrato (1) paralela a un electrodo (9) HF / VHF y separada de éste, y estando conectados al espacio (6) de descarga una alimentación (7) de gas del proceso y una salida de gas del proceso, caracterizado porque el túnel (3) de masa está aislado eléctricamente respecto a la cámara (11, 11''), y porque el túnel (3) de masa está cerrado por todos lados hasta dos ranuras (4, 5), a través de las cuales pueden introducirse sustratos (1) aislados, o junto con un soporte (2) de sustrato, en el túnel (3) de masa para el tratamiento o pueden extraerse de éste después del tratamiento.
Description
Dispositivo para el tratamiento por plasmas de
superficies de sustratos planos.
La invención se refiere a un dispositivo según
el preámbulo de la reivindicación 1, en el que el tratamiento de
superficies correspondientes de un sustrato se realiza por medio de
plasma que se ha obtenido mediante descargas de gas a baja presión
en el intervalo HF (alta frecuencia)/VHF (muy alta frecuencia). Un
tratamiento de este tipo puede ser, por ejemplo, una modificación
de la superficie, tal como es el caso, por ejemplo, en el
denominado "mordentado en seco". Sin embargo, también pueden
separarse capas delgadas en superficies de un sustrato. El
dispositivo según la invención es especialmente adecuado para
recubrir los más diversos sustratos con silicio amorfo en forma
pura o también dopada, de manera que puedan fabricarse sistemas de
capas semiconductores que pueden emplearse de forma especialmente
ventajosa en la industria fotovoltaica.
Como se sabe, también puede aumentarse la
efectividad, por ejemplo, aumento de la tasa de precipitación,
aumentando las frecuencias aplicadas a los electrodos empleados
para la generación del plasma.
Un aumento de este tipo de la tasa de
precipitación es especialmente importante cuando deben dotarse
sustratos de gran superficie, por ejemplo, células solares, con
capas o sistemas de capas adecuados. Las altas velocidades de
tratamiento deseadas para el recubrimiento o tratamiento de estas
superficies requieren altas densidades de plasma, que, sin embargo,
sólo pueden conseguirse con frecuencias correspondientemente altas.
Por tanto, es deseable colocar las frecuencias en el intervalo VHF,
que debería estar preferiblemente por encima de 30 MHz.
Sin embargo, durante la modificación o
recubrimiento de grandes superficies de sustrato también se
presentan capacitancias eléctricas correspondientemente elevadas
del sistema de electrodos. Debido a la configuración conocida en sí
mima de ondas estacionarias y ondas guiadas en los electrodos se
produce un tratamiento no homogéneo de la superficie y, por tanto,
la superficie del sustrato que va a recubrirse o a tratarse está
limitada de forma correspondiente.
Se sabe adicionalmente que la impedancia del
sistema de electrodos se hace intensamente capacitiva y de baja
impedancia al aumentar la superficie de los electrodos, de manera
que han de registrarse mayores corrientes reactivas y, como
consecuencia, mayores pérdidas de potencia y tensiones más bajas en
el electrodo. En especial, la reducción de la tensión perjudica el
comportamiento de encendido de la descarga de gas a baja presión,
lo cual conduce a la reducción de la efectividad. Este efecto se
hace más desfavorable al aumentar la frecuencia para el proceso.
Hasta el momento, por tanto, para el tratamiento de grandes
superficies de sustrato se llegaba a compromisos correspondientes
en los que debía reducirse de forma correspondiente, o bien la
respectiva superficie que iba a tratarse, o bien la frecuencia
empleada, de manera que la capacitancia del tratamiento se
mantuviera entre los límites.
Así, en el documento EP 0 576 559 B1 se describe
un dispositivo de recubrimiento con el que pueden aplicarse
sistemas de capas adecuados para la industria fotovoltaica basados
en silicio sobre sustratos.
Sin embargo, en el caso de este dispositivo
conocido no se tienen en cuenta los problemas citados al principio
que se presentan en la franja de VHF, y sólo se describe una
aplicación de capas correspondientes en una vía de material de
sustrato a través de varias cámaras de recubrimiento dispuestas unas
tras otras, en las que se configuran diferentes capas o se realizan
modificaciones de capas ya configuradas y, en especial, se realiza
la eliminación de impurezas en estas capas mediante el uso de gases
de proceso correspondientemente adecuados en las cámaras de
recubrimientos individuales.
Además, la construcción allí descrita del
dispositivo de recubrimiento es muy costosa dado que, además de un
electrodo que actúa como cátodo, deben emplearse elementos
adicionales generadores de plasma que están configurados
preferiblemente en forma de barra. En este caso, en las diferentes
cámaras de recubrimiento, delante y detrás del cátodo en el sentido
del transporte del material de sustrato, está dispuesta en cada
caso una de estas unidades generadoras de plasma que, además, debe
hacerse funcionar con una frecuencia diferente de la del cátodo, de
manera que no puede descartarse una influencia mutua del plasma por
las diferentes fuentes.
Además, en el documento DE 43 01 189 C2 se
conoce un dispositivo para el recubrimiento de sustratos en el que
en una cámara de proceso está previsto un electrodo plano para un
tratamiento químico por plasma a alta frecuencia de sustratos
planos.
En este caso, por encima de un sustrato que va a
tratarse y que puede estar dispuesto sobre un soporte de sustrato,
se utiliza un apantallamiento de cuarto oscuro en forma de vasija
que rodea al electrodo, y, en el lado inferior del sustrato, un
segundo apantallamiento de cuarto oscuro configurado en forma de
disco. Los dos apantallamientos de cuarto oscuro separados uno del
otro están conectados a tierra a través de las paredes de las
cámaras de proceso.
Mediante estos apantallamientos de cuarto oscuro
de dos piezas debe evitarse una formación de plasma parásita
mediante un dimensionado adecuado y el mantenimiento de determinadas
separaciones.
Por tanto, el objetivo de la invención es
proponer un dispositivo económico con el que puedan tratarse
superficies de sustrato relativamente grandes con una frecuencia
elevada, preferiblemente en la franja de frecuencias por encima de
30 MHz.
Según la invención, este objetivo se alcanza con
un dispositivo que presenta las características de la reivindicación
1. Con las características citadas en las reivindicaciones
secundarias pueden alcanzarse formas de configuración y variantes
ventajosas de la invención.
El dispositivo según la invención utiliza una
cámara que también puede ser una cámara de vacío, tal como se
conocen en sí mismas, es decir, que está conectado un dispositivo
generador de baja presión (bomba de vacío) de forma
correspondiente. La conexión de un dispositivo de este tipo también
puede realizarse directamente en un túnel de masa. Además, hay
conexiones para la alimentación y evacuación de los gases del
proceso y se utiliza un generador de frecuencias HF/VHF del al
menos un electrodo, con el que puede generarse plasma por descarga
de gas a baja presión. Igualmente de forma conocida en sí misma
puede estar presente también una denominada "unidad de
adaptación" con la que puede contrarrestarse el problema de la
formación de ondas estacionarias en el sistema de potencia entre el
generador y la adaptación.
Según la invención, en una cámara de este tipo
está dispuesto al menos un túnel de masa. En este túnel de masa
está configurado un espacio de descarga fundamentalmente cerrado
respecto al volumen de la cámara. En este espacio de descarga está
dispuesto un electrodo HF/VHF con una reducida separación y paralelo
respecto a la superficie de sustrato correspondiente, de manera que
el plasma generado está configurado principalmente entre el
electrodo y la superficie del sustrato. Esta separación puede
adaptarse de forma correspondiente al proceso de tratamiento
correspondiente.
En el túnel de masa también están configuradas
dos ranuras dispuestas enfrentadas diametralmente cuya anchura y
altura se han elegido en correspondencia con el sustrato o sustrato
con soporte de sustrato que va a tratarse. El sustrato o sustrato
con soporte puede desplazarse con un movimiento de traslación, a
través de estas ranuras, por el túnel de masa y, en consecuencia,
también a través del espacio de descarga. El túnel de masa está
cerrado por todos lados hasta estas ranuras.
Durante el tratamiento, con el sustrato o
sustrato con soporte introducido en el túnel de masa, estas ranuras
están llenas de sustrato hasta pequeños intersticios y, de esta
manera, el túnel de masa está cerrado respecto a su entorno.
A través del túnel de masa se conduce una
alimentación de gas del proceso al espacio de descarga y una salida
de gas del proceso fuera del espacio de descarga. A este respecto,
debe asegurarse que dentro del espacio de descarga, al menos
durante el tiempo en el que se realiza un tratamiento de una
superficie de sustrato, se mantiene una diferencia de presión
respecto al resto del volumen de la cámara. La presión en el espacio
de descarga debería ser, durante un proceso de recubrimiento, mayor
y, durante el mordentado en seco, menor, debiendo ser la presión
ventajosamente al menos 50 veces mayor o menor que la presión en el
resto del volumen de la cámara de vacío.
Esto puede conseguirse mediante el ajuste de las
corrientes de gas de proceso y se consigue dimensionando las
secciones transversales libres de las ranuras con intersticios
pequeños de forma adaptada a la dimensión del sustrato o sustrato
con soporte que va a tratarse. Estas medidas también garantizan que
prácticamente no pueden desviarse gases del proceso fuera del
espacio de descarga al resto de la zona de la cámara y forman así
un cierre estanco al gas. Las ranuras actúan conjuntamente con el
sustrato o soporte de sustrato que cierra las ranuras parcialmente
o, preferiblemente, al máximo, durante el tratamiento como puntos de
estrangulamiento para la corriente de gas, de manera que puede
mantenerse la diferencia de presión necesaria en cada caso entre el
espacio de descarga y el resto del volumen de la cámara. Durante el
proceso de tratamiento, zonas del sustrato o soporte del sustrato
están dispuestas dentro de las dos ranuras.
A este respecto, el tratamiento de los sustratos
puede realizarse de manera que un sustrato adecuado de forma
correspondiente, por ejemplo, una lámina, se transporte de forma
continua con una velocidad predeterminada a través de las ranuras y
el espacio de descarga y, con esto, el tratamiento de la superficie
se realice de forma continua.
Sin embargo, también existe la posibilidad de
introducir sustratos planos laminares individuales a través de las
ranuras en el túnel de masa, colocarlos en el espacio de descarga,
tratarlos durante un intervalo de tiempo que puede predeterminarse
y, a continuación, extraerlos del túnel de masa a través de la
ranura subsiguiente. En este caso, puede resultar ventajoso colocar
un sustrato de este tipo en un soporte de sustrato y conducirlos
los dos juntos en el túnel de masa o a través de éste para su
tratamiento. Además, pueden estar configurados alojamientos
diseñados de forma correspondientemente ventajosa en un soporte de
sustrato en el que puede introducirse un sustrato plano laminar, de
modo que, con el sustrato introducido, el soporte del sustrato y la
superficie del sustrato se alinean.
En los dos casos descritos, la anchura del
electrodo HF/VHF debería ser, medida de forma ortogonal a la
dirección del movimiento del sustrato, mayor que la anchura
correspondiente del sustrato, de modo que pueda conseguirse un
tratamiento homogéneo por toda la superficie.
Las pérdidas de potencia, así como el
mantenimiento y la reparación del dispositivo según la invención
pueden reducirse especialmente porque el electrodo HF/VHF es una
pieza aislada eléctricamente y estanca al vacío que puede
introducirse en la pared de la cámara y en el túnel de masa, que, en
consecuencia, puede separarse e intercambiarse fácilmente.
\newpage
El túnel de masa está hecho de un material
conductor eléctrico, por ejemplo, una aleación de aluminio, lo cual
es favorable en términos de costes y, especialmente, para el
tratamiento de sustratos en los que es conveniente un calentamiento
a temperaturas que se sitúan hasta por encima de 200ºC.
En la superficie exterior del túnel de masa
pueden disponerse elementos de calentamiento que, por ejemplo,
pueden calentarse mediante resistencia. Sin embargo, también existe
la posibilidad de encastrar estos elementos de calentamiento en el
túnel de masa.
La alimentación de corriente del generador de
frecuencia al electrodo HF/VHF puede estar configurada de forma
ventajosa como alimentación individual o, de forma especialmente
ventajosa, como alimentación múltiple ortogonal a la superficie del
sustrato para garantizar condiciones especialmente favorables para
el encendido de la descarga de gas a baja presión y la
configuración de un plasma relativamente homogéneo.
De forma ventajosa, el acoplamiento de la
corriente eléctrica no debería realizarse de forma directa, sino en
recorridos capacitivos entre el sustrato o soporte con sustrato y el
túnel de masa, de modo que, al usar un soporte de sustrato
conductor eléctrico, éste está aislado de forma galvánica y
conectado capacitivamente a tierra por toda la superficie del
soporte de sustrato en el lado opuesto al espacio de descarga.
Además, resulta ventajoso conducir el gas del
proceso a través del espacio de descarga, desde la alimentación de
gas del proceso dispuesta de forma correspondiente hasta la salida
de gas del proceso paralela a la superficie de sustrato que va a
tratarse, y, de forma ventajosa, en la medida de lo posible también
en el sentido del transporte del sustrato. Esto puede realizarse en
toda la superficie mediante una ducha de gas que está dispuesta en
el lado del espacio de descarga en el que se introduce o extrae el
sustrato de la ranura y mediante un diafragma ranurado de forma
múltiple que está dispuesto en el lado de la ranura en el que se
introduce o extrae el sustrato al o del espacio de descarga.
Las ranuras ya citadas múltiples veces y
configuradas en el túnel de masa deberían ser relativamente largas
en la dirección del movimiento del sustrato para garantizar una
buena obturación entre el espacio de descarga en el que se ha
ajustado una presión mayor o menor y el resto del volumen de la
cámara de vacío, debiendo presentar una longitud de al menos 40 mm,
de manera que, en relación con la sección transversal libre
configurada en función de la dimensión del sustrato, representan
una alta resistencia a la corriente, que, formando una esclusa
dinámica, pueda obstaculizar intensamente la salida indeseada de gas
del proceso fuera del espacio de descarga en el volumen de la
cámara de vacío y a la inversa.
Las separaciones entre las paredes interiores de
las ranuras y el sustrato o sustrato con, dado el caso, el soporte
de sustrato introducido adicionalmente deberían presentar en la
medida de lo posible dimensiones de intersticio libre pequeñas en
todas las direcciones.
Sin embargo, un dispositivo según la invención
también puede incluir en una cámara con un túnel de masa común
varios de estos electrodos HF/VHF con espacios de descarga, entradas
y salidas de gas, así como ranuras que están dispuestos
preferiblemente en una disposición en serie y a través de los cuales
se desplazan sucesivamente los sustratos y pueden tratarse de la
forma más diversa con diferentes gases de proceso. Así, pueden
realizarse modificaciones de la superficie y la configuración de
diferentes capas de forma alterna con los elementos electrodo VHF y
túnel de masa, que han de utilizarse según la invención dispuestos
uno tras otro, de manera que puedan reducirse considerablemente los
costes de tratamiento y los tiempos de tratamiento.
El dispositivo según la invención que, como ya
se ha aclarado, puede fabricarse de forma relativamente fácil, con
una estructura sencilla y de forma económica, permite realizar un
tratamiento de forma homogénea de superficies de sustrato
relativamente grandes de aproximadamente 0,75 m^{2} y más también
con frecuencias superiores a 40 MHz. Tanto la alimentación de
corriente, como la derivación de corriente ortogonal a la superficie
del sustrato, sin el uso de contactos deslizantes sujetos a
desgaste, conducen, en combinación con la oferta de gas de proceso
homogénea que puede conseguirse, a un tratamiento homogéneo de las
grandes superficies deseadas.
En especial, al disponer en serie varios
electrodos con túneles de masa, puede mantenerse un tiempo medio de
permanencia igual de todas las sub-corrientes de gas
de proceso.
Pueden evitarse casi completamente las impurezas
de los gases de proceso utilizados de forma correspondiente,
especialmente, mediante gases residuales.
A continuación, debe explicarse detalladamente
la invención a modo de ejemplo.
Muestran:
La figura 1, en una sección parcial, la
estructura esquemática de un ejemplo de un dispositivo según la
invención, y
La figura 2, una representación esquemática en
corte en otra vista.
\newpage
En una cámara de vacío cuyas paredes 11, 11'
superior e inferior se ilustran de forma esquemática está
configurada en la pared 11' superior de la cámara una abertura en
la que se ha introducido un electrodo 9 HF/VHF estanco al vacío y
aislado eléctricamente. Entre la pared 11' de la cámara y el
electrodo 9 HF/VHF está dispuesto un aislante 3. Además, está
dibujada esquemáticamente una alimentación ortogonal, en este caso
individual, de la alta frecuencia al electrodo 9 HF/VHF, que
proviene de un generador 12 de frecuencias que en este ejemplo
alimenta una frecuencia de 40,68 MHz.
En la cámara de vacío está dispuesto además un
túnel 3 de masa que en este ejemplo está hecho básicamente de
aluminio. En el túnel 3 de masa está configurado el espacio 6 de
descarga en el que, por descarga de gas a baja presión, puede
generarse un plasma de un gas de proceso que puede alimentarse al
espacio 6 de descarga y que puede utilizarse para el tratamiento
químico por plasma o también para configurar una capa sobre un
sustrato 1.
Como gas del proceso pueden utilizarse de forma
adecuada gases o mezclas de gases conocidos, tales como, por
ejemplo, SiH_{4}/H_{2}.
En las superficies exteriores del túnel 3 de
masa está dispuesta una pluralidad de elementos 10 de calentamiento
con los que puede ajustarse la temperatura durante el tratamiento
químico por plasma para poder influir de forma positiva en la
calidad de las capas configuradas. Los elementos 10 de calentamiento
pueden calentarse por resistencia de forma relativamente sencilla.
De forma conveniente puede realizarse una igualación de la
temperatura utilizando al menos un sensor de temperatura.
En el túnel 3 de masa están configuradas ranuras
4 y 5 dispuestas diametralmente enfrentadas, a través de las cuales
puede desplazarse con un movimiento de translación un sustrato 1
solo o también, como en este ejemplo, junto con un soporte 2 de
sustrato, en el espacio 6 de descarga y puede retirarse nuevamente
de éste a través de la ranura 5.
Las ranuras 4 y 5 están dimensionadas con sus
secciones transversales libres de forma correspondiente a la
superficie de sección transversal del sustrato 1 o del sustrato 1
con soporte 2 de sustrato, de manera que puede garantizarse un
movimiento de translación sin problemas a través de las ranuras 4 y
5, pero también mediante el intersticio libre muy pequeño puede
garantizarse una gran resistencia a la corriente para el gas de
proceso conducido al espacio 6 de descarga o que sale del espacio 6
de descarga. Esto es necesario para impedir que el gas de proceso
se desvíe fuera del espacio 6 de descarga. En el espacio 6 de
descarga puede ajustarse, en procesos de recubrimiento, una presión
de 50 Pa que es superior a la presión en la cámara de vacío y la
supera en 50 veces.
Las ranuras 4 y 5 tienen en este ejemplo una
altura de intersticio de 0,5 mm.
Preferiblemente, en las ranuras 4 y 5 están
introducidos rodillos o cilindros para reducir la resistencia por
rozamiento durante el movimiento de translación del sustrato 1 o el
soporte 2 de sustrato.
En el soporte 2 de sustrato está configurado en
dirección al electrodo 9 un alojamiento abierto para al menos un
sustrato 1, en el que puede introducirse un sustrato de este tipo de
la forma más ajustada posible.
En contraposición a la configuración mostrada de
un soporte 2 de sustrato de este tipo, un alojamiento de este tipo
también puede estar configurado de modo que un espacio 6 de descarga
entre el electrodo 9 y el sustrato 1 introducido en el alojamiento
del soporte 2 de sustrato está configurado al menos parcialmente
dentro del soporte 2 de sustrato.
Así, un túnel 3 de masa con soporte 2 de
sustrato introducido a través de las ranuras 4 y 5 en el que está
alojado un sustrato 1 para el tratamiento químico por plasma puede
compararse con una caja de cerillas, debiendo considerarse
naturalmente la disposición del electrodo 9 y debiendo observarse
también las dimensiones de los intersticios dentro de las ranuras
4, 5 considerando el soporte 2 de sustrato, la longitud
correspondiente de las ranuras 4 y 5 en la dirección del movimiento
del soporte 2 de sustrato para conseguir la estanqueidad al gas
deseada.
En el lado en el que la ranura 5 desemboca en el
espacio 6 de descarga está configurada una alimentación 7 de gas de
proceso mediante un diafragma perforado y, en el lado opuesto del
espacio 6 de descarga está dispuesta una salida de gas del proceso
en forma de un diafragma 8 ranurado de forma múltiple. En
consecuencia, el gas del proceso se conduce en paralelo y en
sentido contrario al sentido de transporte del sustrato 1 a través
del espacio 6 de descarga.
En la figura 1 también se indica de forma
esquemática que el túnel 3 de masa está aislado eléctricamente
mediante aislantes 13 y 14 respecto a las paredes 11, 11' de la
cámara.
La alimentación de corriente puede realizarse de
forma capacitiva desde el sustrato 1, pasando por el soporte 2 de
sustrato, al túnel 3 de masa con la pared 11 inferior de la cámara,
cubriendo la mayor superficie posible en toda la superficie del
sustrato 1, tal como también se ha explicado de forma esquemática en
la figura 1.
Además, con las dos flechas se indica de forma
esquemática cómo puede ajustarse una diferencia de presión entre el
espacio 6 de descarga y el resto del volumen de la cámara de vacío,
en función del proceso, también mediante reducción o aumento de la
presión (preferiblemente alimentación de un gas inerte).
\newpage
Con la figura 2 debe ilustrarse adicionalmente
en una representación esquemática en otra vista que está realizada
ortogonal a la vista de la figura 1 la disposición y configuración
de un túnel 3 de masa dentro de una cámara.
En este caso, también aquí el túnel de masa está
dispuesto dentro de la cámara y también está hecho de un material
conductor eléctrico tal como, por ejemplo, aluminio. Debido a la
pared 11' de la cámara, aquí superior, el electrodo 9 HF/VHF plano
se conduce conjuntamente con la alimentación de corriente de un
generador 12 HF hasta el túnel 3 de masa y está rodeado por éste,
así como también por el espacio 6 de descarga dispuesto dentro del
túnel 3 de masa.
El túnel 3 de masa, el electrodo 9 HF/VHF y su
alimentación de corriente están aislados eléctricamente mediante
aislantes 13 opuestos a la pared 11' de la cámara.
Para un tratamiento químico por plasma el
sustrato 1 ó sustrato 1 con soporte 2 de sustrato pueden moverse a
través del túnel 3 de masa, lo que en este dibujo representa una
dirección de movimiento hacia dentro del plano del dibujo o hacia
fuera del plano del dibujo.
En esta representación no puede observarse ni la
disposición y configuración de las ranuras 4 y 5, ni la alimentación
7 y evacuación 8 del gas del proceso, aunque están presentes en un
dispositivo correspondiente. No obstante, queda claro que el túnel
3 de masa está asilado eléctricamente por completo respecto a la
cámara.
La conducción de la corriente se realiza a
través del cable 15 coaxial apantallado desde el generador 12 HF/VHF
al electrodo 9. Desde allí se realiza a través del plasma entre el
electrodo 9 y el sustrato 1, pudiendo despreciarse los componentes
capacitivos para la resistencia eléctrica.
En contraposición a esto, la conducción de la
corriente tiene lugar de forma exclusivamente capacitiva desde un
sustrato 1 ó un soporte 2 de sustrato al canal 3 de masa.
La capacidad C_{SM} geométrica, que se influye
a través de las superficies A enfrentadas correspondientes del
sustrato 1/soporte 2 de sustrato y túnel 3 de masa, puede calcularse
con
C_{SM} =
\varepsilon_{0} \times
\frac{A}{d}
donde d es la separación, el
intersticio libre entre las ranuras 4 y 5 con el sustrato 1 o
soporte 2 de sustrato introducido
dentro.
Manteniendo una pequeña separación, por ejemplo,
d \leq 0,5 mm, puede alcanzarse una resistencia de paso eléctrica
reducida de forma correspondiente también en el caso de grandes
superficies A.
La resistencia eléctrica puede calcularse con la
siguiente fórmula,
X_{SM} =
\frac{1}{[\omega \text{*} C_{SM}]} = \frac{d}{[\omega \text{*}
\varepsilon_{0} \text{*}
A]}
donde \omega es la longitud de
onda de la tensión eléctrica y \varepsilon_{0} =
8,86\cdot10^{-12} F/m (constante
dieléctrica).
Gracias a esta posibilidad de poder influir de
forma positiva en los parámetros eléctricos con el pequeño valor de
la separación d, se garantiza, además de la reducción de la
resistencia eléctrica, también de forma ventajosa una separación de
las condiciones atmosféricas entre el interior del túnel 3 de masa y
su entorno.
Con esto la presión interior y la composición
del gas del proceso pueden ajustarse dentro del túnel 3 de masa
independientemente del entorno.
Dado que tanto el electrodo 9 HF/VHF, como
también el túnel 3 de masa están totalmente aislados eléctricamente,
evitando contactos de masa parciales, respecto a la cámara y al
entorno, la retroalimentación de la corriente eléctrica del plasma
al generador 12 HF/VHF tiene lugar de forma prácticamente simétrica.
Puede evitarse una influencia negativa del campo eléctrico y la
formación parásita de plasma fuera de la zona del espacio 6 de
descarga.
Claims (16)
1. Dispositivo para el tratamiento por plasma de
superficies de sustratos planos mediante descargas de gas a baja
presión a HF/VHF, en el que en una cámara (11, 11') está dispuesto
al menos un electrodo (9) plano laminar conectado de forma
eléctricamente conductora con un generador (12) de frecuencias,
estando dispuesto dentro de la cámara al menos un túnel (3) de masa
hecho de un material conductor eléctrico; estando dispuestos dentro
del túnel (3) de masa el electrodo (9) HF/VHF y un espacio (6) de
descarga, pudiendo disponerse la superficie de un sustrato (1)
paralela a un electrodo (9) HF/VHF y separada de éste, y estando
conectados al espacio (6) de descarga una alimentación (7) de gas
del proceso y una salida de gas del proceso, caracterizado
porque el túnel (3) de masa está aislado eléctricamente respecto a
la cámara (11, 11'), y porque el túnel (3) de masa está cerrado por
todos lados hasta dos ranuras (4, 5), a través de las cuales pueden
introducirse sustratos (1) aislados, o junto con un soporte (2) de
sustrato, en el túnel (3) de masa para el tratamiento o pueden
extraerse de éste después del tratamiento.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cámara es una cámara de vacío.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque los sustratos (1) o soportes (2) de
sustrato que cierran parcialmente las ranuras (4, 5) durante el
tratamiento dentro del túnel (3) de masa forman un punto de
estrangulamiento para una corriente de gas en o fuera del túnel (3)
de masa.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque los sustratos (1) o soportes (2)
de sustrato que cierran parcialmente las ranuras (4, 5) durante el
tratamiento dentro del túnel (3) de masa forman con la alimentación
(7) de gas del proceso y la salida (8) de gas del proceso un cierre
estanco al gas del túnel (3) de masa respecto a la cámara.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque la anchura del electrodo (9)
HF/VHF, medida de forma ortogonal respecto a la dirección del
movimiento del sustrato (1), es mayor que la anchura
correspondiente del sustrato (1).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque está dirigido al tratamiento de
un sustrato (1) para el que el electrodo (9) HF/VHF presenta una
longitud menor que la longitud de la superficie del sustrato (1)
que va a tratarse.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque el electrodo (9) HF/VHF es una
pieza aislada eléctricamente y estanca al vacío que puede
introducirse en la pared (11') de la cámara.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque la alimentación de corriente al
electrodo (9) HF/VHF está configurada como una alimentación
individual o múltiple ortogonal a la superficie del sustrato.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque el acoplamiento de la corriente
eléctrica entre el sustrato (1) o el soporte (2) de sustrato con el
sustrato (1) y el túnel (3) de masa tiene lugar de forma
capacitiva.
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el gas del
proceso se conduce a través del espacio (6) de descarga paralelo a
la superficie y en el sentido de transporte del sustrato (1).
11. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en o dentro del
túnel (3) de masa están dispuestos elementos (10) de
calentamiento.
12. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las ranuras (4,
5) presentan en la dirección de transporte del sustrato (1) una
longitud de al menos 40 mm.
13. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la alimentación
(7) de gas del proceso está configurada como una ducha de gas que
alcanza por toda la anchura del túnel (3) de masa, y la salida (8)
de gas del proceso está configurada como diafragma ranurado de forma
múltiple que abarca toda la anchura del túnel (3) de masa.
14. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque al túnel (3) de
masa está conectado un dispositivo que genera una presión
negativa.
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el espacio (6)
de descarga está configurado en un soporte (2) de sustrato por
encima de un sustrato alojado en el soporte (2) de sustrato.
16. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque están
dispuestos varios túneles (3) de masa con electrodos (9) HF/VHF en
una disposición en serie en una cámara.
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