ES2343960T3 - Fuente de chorros de plasma de alta frecuencia y procedimiento para irradiar una superficie. - Google Patents
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Abstract
Fuente de chorros de plasma de alta frecuencia con un espacio de plasma (3) para un plasma, con medios eléctricos (8, 9) para disparar y mantener el plasma, con una rejilla de extracción (4) para extraer del espacio de plasma (3) un chorro de plasma (I) neutral así como con una abertura de salida, preferentemente hacia una cámara de vacío (7), en que la rejilla de extracción (4) está dispuesta en la zona de la abertura de salida, caracterizada porque para conseguir un chorro de plasma (I) conformado de forma divergente la rejilla de extracción (4) está conformada de forma cóncava o convexa, visto desde el espacio de plasma (3).
Description
Fuente de chorros de plasma de alta frecuencia y
procedimiento para irradiar una superficie.
La invención se refiere a una fuente de chorros
de plasma de alta frecuencia así como a un procedimiento para
irradiar una superficie con un chorro de plasma conforme a los
preámbulos de las reivindicaciones independientes.
En procedimientos de recubrimiento en vacío de
sustratos se emplean habitualmente las denominadas fuentes de
chorros de plasma de alta frecuencia. Un plasma contiene junto a
átomos y/o moléculas neutrales electrones e iones positivos como
partículas cargadas. Las partículas cargadas son aceleradas de forma
dirigida mediante campos eléctricos y/o magnéticos y son empleadas
por ejemplo para erosionar una superficie o para incluir
componentes reactivos tales como por ejemplo oxígeno en un
recubrimiento que está siendo formado y para otras aplicaciones
similares. Son conocidos también procedimientos apoyados por iones,
en los que un material se vaporiza desde una fuente de material,
típicamente una fuente de vaporizador, y se deposita sobre un
sustrato. El material que se acumula sobre el sustrato es expuesto
a un componente reactivo procedente de un plasma, por ejemplo
oxígeno, y forma así por ejemplo una capa de óxido. Tales
procedimientos son habituales por ejemplo en la fabricación de
capas transparentes para aplicaciones ópticas. Aquí es también de
importancia considerable la uniformidad con la que incide el chorro
de plasma sobre la
capa, ya que las propiedades ópticas de tales capas varían por regla general fuertemente con el contenido de oxígeno.
capa, ya que las propiedades ópticas de tales capas varían por regla general fuertemente con el contenido de oxígeno.
En la fabricación de capas delgadas en la
microelectrónica o para aplicaciones ópticas se busca por regla
general la puesta a disposición de grosores de capa y propiedades de
capa, tales como por ejemplo el índice de refracción de las capas
depositadas, lo más uniformes que sea posible. En la aplicación
industrial son recubiertas entonces grandes superficies y/o muchos
sustratos simultáneamente, lo que aumenta la problemática de la
homogeneidad del grosor de capa. Particularmente para capas ópticas
se consideran tolerables variaciones de grosor de capa sobre una
superficie o los sustratos de un lote de recubrimientos de en todo
caso varias unidades de porcentaje.
A partir de la patente europea EP 349 556 B1 se
conoce una fuente de chorros de plasma de alta frecuencia para
garantizar una exposición homogénea lo más extensa posible de
superficies a chorros de átomos o moléculas de un elevado
paralelismo. La abertura de la fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia está dotada aquí de una rejilla de extracción, que tiene
una luz de malla pequeña, para no perturbar el plasma. La rejilla
de extracción está realizada como electrodo de guía de alta
frecuencia en forma de una red de alambre configurada adecuadamente
o en forma de alambres que discurren paralelamente. Entre el plasma
y la rejilla de extracción se genera una diferencia de potencial
aceleradora de iones, que hace posible un chorro de plasma neutral,
que es completamente homogéneo transversalmente a la dirección del
chorro y que no tiene ninguna estructura de modulación. Para
mantener constantemente una buena forma plana de la superficie de la
rejilla de extracción y evitar que el chorro de plasma sea afectado
negativamente por una deformación de la rejilla de extracción, la
fijación de rejilla de la rejilla de extracción de la fuente de
chorros de plasma de alta frecuencia conocida está dotada de un
dispositivo de reajuste de la tensión. Es habitual aumentar el
diámetro de la fuente de chorros de plasma de alta frecuencia, para
hacer posible una irradiación de mayor superficie. Esto sin embargo
aumenta los costes y topa además rápidamente con límites
constructivos.
En procesos de deposición en fase de vapor, un
gran número de sustratos son recubiertos uniformemente mediante el
recurso de que los sustratos están dispuestos sobre un casquete. Con
ello es recubierta uniformemente una superficie particularmente
grande.
Cuando la fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia conocida se emplea para la deposición en gran superficie
de capas sobre sustratos, que están dispuestos sobre un casquete así
o sobre otras superficies curvas, se observa además que también
para un aumento del diámetro de la fuente de chorros de plasma de
alta frecuencia deben asumirse pérdidas en la homogeneidad del
grosor de capa y de las propiedades de capa depositada. Esto tiene
como consecuencia que una irradiación en gran superficie no puede
producirse con el deseado requisito de calidad.
A partir del documento US 6250070 B1 es conocida
una fuente de chorros de iones de alta frecuencia con dos rejillas
para extraer y acelerar iones. Las rejillas están conformadas de
forma cóncava, visto desde el espacio de plasma, para poder
mantener exactamente entre ellas una distancia con alta precisión
independientemente de variaciones de temperatura.
Constituye la tarea de la presente invención la
creación de una fuente de chorros de plasma de alta frecuencia, de
una cámara de vacío con una fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia de este tipo así como de un procedimiento para irradiar
una superficie con un chorro de plasma, que hagan posible irradiar
superficies extensamente y con alta calidad.
Esta tarea es resuelta conforme a la invención
con las características de las reivindicaciones independientes.
Conforme a un aspecto preferido de la invención,
se genera en contra de la enseñanza del estado de la técnica un
chorro de plasma neutral divergente.
Una ventaja de la invención es que mediante la
conformación conforme a la invención de la fuente de chorros de
plasma de alta frecuencia se consigue depositar capas en gran
superficie de forma homogénea o limpiar grandes superficies también
para sustratos que están dispuestos sobre un casquete.
A continuación se describe más detalladamente la
invención con ayuda de dibujos, de los que se deducen también
independientemente del resumen en las reivindicaciones
características, detalles y ventajas adicionales de la
invención.
Muestran en representación esquemática:
la figura 1 una cámara de recubrimiento con una
fuente de chorros de plasma de alta frecuencia preferida,
la figura 2 curvas de distribución de una
característica de chorro de tipo cosn,
la figura 3 las condiciones geométricas en la
cámara de recubrimiento de la figura 1, en que están dispuestos
sustratos sobre un casquete,
la figura 4 distribuciones de un índice de
refracción de capas de TiO_{2} sobre un casquete,
la figura 5 la influencia del tamaño de la
abertura de salida de una fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia y de la divergencia de chorro sobre la distribución de
la densidad de chorro de plasma sobre un casquete,
la figura 6 una fuente de chorros de plasma de
alta frecuencia según el estado de la técnica,
la figura 7 el grosor de la zona de carga
espacial en función de la tensión eléctrica de extracción
aplicada,
la figura 8 el grosor de la zona de carga
espacial en función de la densidad de corriente para una tensión
eléctrica de extracción fija,
la figura 9 una conformación preferida de la
rejilla de extracción y
la figura 10 otra estructuración preferida de la
rejilla de extracción.
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La figura 1 muestra esquemáticamente una fuente
de chorros de plasma de alta frecuencia 1, en lo sigue denominada
fuente de chorros de plasma AF, con un chorro de plasma I neutral
divergente. La fuente de chorros de plasma AF 1 está conformada en
forma de cuenco y está dispuesta en una zona de una cámara de vacío
conformada como cámara de recubrimiento 7, la cual está rodeada por
un alojamiento 2. No están representados detalles de la cámara de
recubrimiento 7 así como por ejemplo habituales bombas de vacío,
suministro de gas, fijaciones de sustratos, sistema analítico,
etc.. La fuente de chorros de plasma AF 1 tiene un espacio de plasma
3, en el que se dispara un plasma, por ejemplo mediante una
irradiación de alta frecuencia. Para disparar y mantener el plasma
están previstos medios eléctricos 8, 9, por ejemplo un emisor de
alta frecuencia 8 y conexiones eléctricas 9. Además puede estar
previsto al menos un imán 5, que se emplea de modo habitual para
encerrar el plasma en el espacio de plasma 3. Para un suministro de
gas de la fuente de chorros de plasma AF 1 está previsto un
conducto de alimentación 6. Para extraer del plasma en el espacio de
plasma 3 un chorro de plasma neutral está dispuesta en una zona de
una abertura de salida una rejilla de extracción 4 con transmisión
preferentemente alta. La zona disponible para transmisión, en
particular no cubierta de la superficie de la rejilla de extracción
4 se denomina tamaño de fuente. En general, el tamaño de fuente es
fijado por el tamaño de la abertura de salida. Una fuente de este
tipo es conocida ya a partir del documento EP 349 556 B1, aunque con
una rejilla de extracción plana y con un chorro de plasma
fuertemente orientado. Es preferida una fuente que opera según el
principio ECWR (del inglés "Electron Cyclotron Wave Resonance",
resonancia de ondas de ciclotrón de electrones) con un plasma de
densidad relativamente alta.
Un chorro de plasma I divergente conforme a la
invención es provocado preferentemente mediante una interacción
dirigida entre el plasma y la rejilla de extracción 4. La rejilla de
extracción 4 está conformada de tal modo que el chorro de plasma I
tiene una característica de chorro esencialmente divergente. Se
muestran más precisamente detalles de correspondientes rejillas de
extracción 4 en las figuras 9 y 10.
Por un chorro de plasma divergente debe
entenderse un chorro de plasma que también irradia apreciablemente
en al menos una dirección perpendicular a la dirección principal del
chorro, es decir la dirección con la mayor densidad de chorro de
plasma. Habitualmente, la dirección principal de chorro se denomina
normal de la fuente. Una divergencia de chorro puede describirse de
modo aproximado mediante un exponente n de una distribución de
coseno. El exponente n de la distribución de coseno es una medida
para la divergencia de chorro. Cuanto mayor sea n, tanto más
orientado es el chorro de plasma; cuanto menor sea n, tanto más
divergente es el chorro de plasma. Un estudio más detallado sobre
funciones de distribución de este tipo puede encontrarse en G.
Deppisch: "Schichtdickengleichmässigkeit von aufgedampften
Schichten in Theorie und Praxis", Vakuum Technik, Año 30,
Cuaderno 3, 1981. La figura 2 muestra curvas de distribuciones de
tipo cos^{n} de un chorro de iones relativo de un chorro de
plasma en función del ángulo de irradiación respecto a la normal de
la fuente para diversos valores n. En cuanto a esta distribución se
trata de una magnitud calculada matemáticamente, que indica cuánto
depende del ángulo la densidad de chorro de iones. Para un chorro
fuertemente divergente (n=1) se alcanza bajo un ángulo de por
ejemplo 40 respecto a la normal de la fuente aún un 78% del valor
que se emite en la dirección de la normal de la fuente. Para n=8,
bajo este ángulo se emite por el contrario ya sólo un 13%. Para un
chorro de plasma con n=16 o n=36 prácticamente no existe chorro de
plasma para un ángulo de 40º.
En la figura 3 se representan las condiciones
geométricas en una cámara de vacío 7 conformada como cámara de
recubrimiento. En la cámara de recubrimiento 7 están dispuestos una
pluralidad de sustratos 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6 sobre un
casquete 11 esencialmente esférico. El casquete 11 está conformado
en forma de una sección de una superficie esférica. Los sustratos
10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6 están colocados respectivamente
sobre círculos sobre el casquete 11, es decir cada número de
referencia caracteriza una pluralidad de sustratos que están
dispuestos sobre el respectivo círculo sobre el casquete 11. Las
líneas discontinuas verticales corresponden a la dirección de la
normal de la fuente, o respectivamente a una paralela a ella. El
círculo más interior con los sustratos 10.1 corresponde a un ángulo
de casquete \alpha de por ejemplo 9º, el siguiente círculo con
los sustratos 10.2 a un ángulo de \alpha=14º, el siguiente círculo
con los sustratos 10.3 a un ángulo de \alpha=21º, el siguiente
círculo con los sustratos 10.4 a un ángulo de \alpha=27º, el
siguiente a un ángulo de \alpha=33º, y el círculo más exterior a
un ángulo de \alpha=39º. El casquete 11 puede rotar durante el
recubrimiento, para conseguir una mejor homogeneidad de grosor de
capa. La fuente de chorros de plasma AF 1 está dispuesta en el caso
presente de forma desplazada respecto al centro de simetría del
casquete 11, en que R_{Q} designa la distancia radial de la fuente
al eje de simetría K_{S} del casquete 11. Junto a R_{Q} pueden
ser variadas en particular la dirección de la normal de la fuente
y/o la distancia Y_{Q}, para influir de forma selectiva sobre la
intensidad del chorro de plasma I sobre los sustratos 10.1, 10.2,
10.3, 10.4, 10.5, 10.6. Preferentemente puede estar prevista también
otra fuente de material en la cámara de recubrimiento 7, en
particular una fuente de vaporización. Además, la fuente puede estar
inclinada un ángulo beta respecto a la dirección del eje de
simetría. En otras conformaciones de la invención, la superficie
sobre la que están dispuestos los sustratos puede tener otra forma,
preferentemente curva.
Habitualmente, para conseguir una irradiación en
gran superficie lo más uniforme posible del casquete 11, se
escogería una fuente de chorros de plasma AF 1 con una abertura de
salida lo más grande posible y con un chorro de plasma orientado.
Sin embargo, los resultados prácticos de ensayos de recubrimiento
así como cálculos por simulación muestran para una configuración de
equipo de este tipo que mediante un aumento de la abertura de
salida sólo se consigue condicionalmente una homogeneidad suficiente
del grosor de capa de los recubrimientos depositados sobre los
sustratos. Una mejora de la calidad de recubrimiento, en particular
de la homogeneidad de grosor de capa, es posible conforme a la
invención sin embargo empleando un chorro de plasma I
divergente.
La figura 4 muestra distribuciones de índice de
refracción de capas de TiO_{2} sobre un casquete esencialmente
esférico. En este caso se depositó dióxido de titanio TiO_{2} con
una fuente de chorros de plasma AF con 16\leqn\leq32 y con una
gran abertura de salida en una cámara de recubrimiento 7 como se
representa en la figura 1 y la figura 2. El TiO_{2} es
transparente y tiene un índice de refracción que depende de la
intensidad del chorro de plasma empleado. La abertura de salida de
la fuente de chorros de plasma AF tiene una superficie de 18.750
mm^{2}. Para una irradiación homogénea del casquete 11, el índice
de refracción óptico debería ser homogéneo sobre el casquete 11.
Sin irradiación con plasma el índice de refracción es de
aproximadamente 2,2 y alcanza para densidades de chorro muy altas
del chorro de plasma un valor de hasta 2,4. Los resultados de
medida de la figura 4 muestran que debido a la variación de la
densidad de chorro de plasma el índice de refracción para un
recubrimiento sobre las posiciones 1 y 6 es aproximadamente un 30%
menor que sobre las posiciones 2 hasta 5, en que las posiciones
corresponden a los círculos citados 10.1, ... sobre el casquete 11
en la figura 2 y a los ángulos asociados sobre el casquete 11.
La figura 5 muestra resultados de un cálculo por
simulación acerca de la influencia del tamaño de la abertura de
salida de una fuente de chorros de plasma AF así como de la
divergencia de chorro sobre la distribución de la densidad de
chorro de plasma sobre un casquete. Para una fuente de chorros de
plasma AF con n=16 y con una abertura de salida relativamente
pequeña (sólo 1/10 de la superficie de la figura 4) la densidad de
chorro de plasma depende al máximo del ángulo de casquete (curva
superior). Para una fuente de chorros de plasma AF con igual
divergencia de n=16, pero con una abertura de salida mayor, la
dependencia del ángulo es algo menor. Las curvas con n=8 y n=4
están calculadas igualmente con la abertura de salida pequeña. Puede
observarse claramente que al aumentar la divergencia, es decir al
disminuir el exponente n, la densidad de chorro de plasma varía
menos con el ángulo de casquete. Con ello aumenta la homogeneidad
del chorro de plasma sobre el casquete.
Un chorro de plasma I divergente hace posible de
modo sencillo una irradiación homogénea en gran superficie del
casquete 11. Para una deposición de material sobre un sustrato y/o
para una irradiación del sustrato con un chorro de plasma, por
ejemplo para la modificación del sustrato, un chorro de plasma
divergente lleva a resultados considerablemente más homogéneos que
una solución convencional con una fuente de chorros de plasma AF
con gran superficie de salida y con un chorro de plasma de elevado
paralelismo. Para una superficie plana, en caso de un chorro de
plasma divergente es esperable una menor homogeneidad de la
irradiación, que sin embargo sigue siendo suficiente para muchas
aplicaciones, tales como por ejemplo la limpieza de superficies.
En el procedimiento conforme a la invención para
la irradiación de una superficie se emplea un chorro de plasma I de
una fuente de chorros de plasma de alta frecuencia con una elevada
divergencia de chorro, preferentemente con una medida de
divergencia de al menos n=16, particularmente n=4 y n=10, en que n
es un exponente de la función cos^{n} de distribución de coseno,
cuyo exponente describe la divergencia de chorro. Un chorro de
plasma I con esta característica de chorro hace posible por ejemplo
una densidad de chorro de plasma de elevada homogeneidad sobre los
sustratos 10.1, ... sobre el casquete 11 y modifica un recubrimiento
y/o aporta componentes, por ejemplo oxígeno.
Se entiende que la invención no está limitada a
fuentes de chorros de plasma AF cuya característica de chorro
divergente pueda ser caracterizada mediante una función de
distribución de coseno, sino que comprende cualquier característica
de chorro divergente selectiva apropiada.
Una divergencia de chorro divergente deseada
puede conseguirse convenientemente de forma selectiva mediante una
conformación constructiva de la fuente de chorros de plasma AF 1.
Para ello se modifica preferentemente la rejilla de extracción 4 en
la zona de la abertura de salida de la fuente de chorros de plasma
AF 1 respecto a las formas de conformación conocidas a partir del
estado de la técnica. Se prefieren tres posibilidades. La rejilla
de extracción 4 tiene mallas con una luz de malla grande o está
configurada no de forma plana sino cóncava o convexa hacia el
plasma. Además, la rejilla de extracción 4 puede tener una forma
cóncava o convexa así como mallas con una luz de malla grande. La
rejilla de extracción 4 consta preferentemente de una red de
wolframio con un grosor de alambre de aproximadamente 0,02 - 3 mm,
de forma particularmente preferida de 0,1 - 1 mm. Se prefiere que
al menos una zona parcial de la superficie de la rejilla de
extracción sea una sección de la superficie envolvente de un cuerpo
de tipo cilíndrico, en particular cilíndrico. Por ejemplo, la
rejilla de extracción 4 puede tener una base rectangular, que
corresponde a una abertura de salida correspondientemente
conformada de la fuente de chorros de plasma AF 1. Para un cuerpo
cilíndrico, el eje longitudinal del cilindro puede estar dispuesto
paralelamente a uno de los lados del rectángulo. Mediante la
curvatura de la envolvente del cilindro se lleva a la práctica
respectivamente una forma cóncava o convexa respecto al plasma.
Como comparación, la figura 6 muestra
esquemáticamente una fuente de chorros de plasma AF 1 con una
rejilla de extracción 4 plana en la zona de una abertura de salida
y con un chorro de plasma I de elevado paralelismo según el estado
de la técnica. La capa de borde de plasma en la rejilla de
extracción 4 es esencialmente plana. Según una enseñanza general,
tal como se conoce por ejemplo a partir del documento EP 349 556 B1,
la rejilla de extracción 4 está conformada con una malla tan fina
que el plasma no es afectado por ella. La luz de malla se escoge
por ello con un valor menor que el grosor de la zona de carga
espacial entre la rejilla de extracción 4 y el plasma.
El grosor d de la zona de carga espacial puede
tomarse de libros de texto. Según ello, el grosor d depende de la
densidad de corriente j y de la caída de tensión eléctrica U entre
el borde de plasma y la rejilla de extracción 4:
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\vskip1.000000\baselineskip
con
- \varepsilon_{0}:
- constante dieléctrica del vacío
- e:
- carga elemental
- m_{ion}:
- masa de los iones implicados
- U:
- caída de tensión eléctrica entre el borde de plasma y la rejilla de extracción 4 (corresponde a la tensión eléctrica de extracción).
\vskip1.000000\baselineskip
Para la determinación de una luz de malla
conforme a la invención aumentada de la rejilla de extracción 4 se
procede como sigue.
Para una corriente de iones de 10 A/m^{2}, que
representa un valor habitual para la operación de equipos de
recubrimiento de este tipo, se calculó para una fuente de chorros de
plasma AF con una abertura de salida de 0,1 m^{2} el grosor d de
la zona de carga espacial. Esto está representado en la figura 7. El
grosor d de la zona de carga espacial crece según ello al aumentar
la caída de tensión eléctrica y varía desde 0,5 mm hasta 2,5 mm
para una caída de tensión eléctrica entre aproximadamente 50 y
aproximadamente 370 voltios. El grosor d en un intervalo de tensión
eléctrica preferido entre 50 y 200 voltios es claramente menor de 2
mm.
Si se considera la dependencia del grosor d de
la zona de carga espacial respecto a la densidad de chorro de iones
para una tensión eléctrica de extracción fija, por ejemplo para 150
voltios, resulta la curva representada en la figura 8. El grosor de
la capa de carga espacial d cae para una tensión de extracción fija
al aumentar la densidad de corriente. En un intervalo preferido
entre 4 A/m^{2} y 25 A/m^{2} el grosor d de la zona de carga
espacial es menor de 2 mm.
La figura 9 muestra esquemáticamente una fuente
de chorros de plasma 1 conforme a la invención con una conformación
preferida de una rejilla de extracción 4 con mallas con luz de malla
aumentada. Si la luz de malla es mayor que el grosor d de la zona
de carga espacial, la capa de borde de plasma se deforma en esta
zona, como se indica mediante la curva ondulada debajo de la
rejilla de extracción 4. Esto lleva a una divergencia aumentada del
chorro de plasma I. Razonablemente la luz de malla debería ser aún
lo suficientemente pequeña como para que el plasma no se escape
apreciablemente a través de la abertura de salida. Convenientemente,
la luz de malla es preferentemente de como máximo 30 mm, de forma
particularmente preferida de como máximo 20 mm, en particular
cuando el grosor de la zona de carga espacial está en un intervalo
entre 0,5 y 2,5 mm.
La figura 10 muestra esquemáticamente otra
conformación preferida de una rejilla de extracción 4, que está
conformada no de forma plana sino cóncava, visto desde el espacio de
plasma 3. A través de ello se forma una capa de borde de plasma
curva, y el chorro de plasma I saliente muestra una característica
de chorro divergente. Aquí la luz de malla de la rejilla de
extracción 4 puede escogerse también con un valor relativamente
pequeño, en particular más pequeño que el grosor de la zona de
carga espacial. La rejilla de extracción 4 puede estar conformada
también de forma convexa.
En otra forma de realización, la rejilla de
extracción 4 puede estar conformada inhomogéneamente sobre al menos
una zona parcial de su superficie. Para ello puede variarse por
ejemplo una luz de malla, de modo que hacia el borde está prevista
una luz de malla menor. Además, para la modulación del chorro de
plasma fuera del espacio de plasma 3 pueden estar previstos uno o
más obturadores. Igualmente, la abertura de salida puede estar
cubierta en zonas parciales con obturadores y con ello pueden ser
tapadas zonas de la superficie que son irradiadas sino
inhomogéneamente. Los obturadores pueden ser sometidos
adicionalmente a un potencial eléctrico, para modular
adicionalmente el chorro de plasma.
Además, una fuente de chorros de plasma AF,
conocida en sí a partir del documento EP 349 556 B1, con una rejilla
de extracción plana puede emplearse para irradiar sustratos
dispuestos sobre un casquete, en que sin embargo al menos un
obturador está dispuesto en una zona espacial fuera del espacio de
plasma de la fuente. Este obturador modula el chorro de plasma de
tal modo que las zonas irradiadas en otro caso inhomogéneamente
sobre el casquete son excluidas de la irradiación. Esto puede
producirse igualmente cubriendo zonas parciales de la abertura de
salida. La forma de los obturadores empleados se determina
preferentemente de forma empírica con ayuda de los resultados de
irradiación alcanzados. Adicionalmente está previsto que los
obturadores estén sometidos a un potencial eléctrico para la
modulación del chorro de plasma.
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- 1
- Fuente de chorros de plasma de alta frecuencia
- 2
- Alojamiento
- 3
- Espacio de plasma
- 4
- Rejilla de extracción
- 5
- Imán
- 6
- Conducto de alimentación de gas
- 7
- Cámara de recubrimiento
- 8
- Emisor de alta frecuencia
- 9
- Conexión eléctrica
- 10
- Sustratos
- 11
- Casquete
- I
- Chorro de plasma
- K_{S}
- Eje de simetría del casquete
- \alpha
- Ángulo de casquete
- R_{Q}
- Distancia radial fuente - eje de simetría
- Y_{Q}
- Distancia vertical fuente - centro de simetría
Claims (20)
1. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia con un espacio de plasma (3) para un plasma, con medios
eléctricos (8, 9) para disparar y mantener el plasma, con una
rejilla de extracción (4) para extraer del espacio de plasma (3) un
chorro de plasma (I) neutral así como con una abertura de salida,
preferentemente hacia una cámara de vacío (7), en que la rejilla de
extracción (4) está dispuesta en la zona de la abertura de salida,
caracterizada porque para conseguir un chorro de plasma (I)
conformado de forma divergente la rejilla de extracción (4) está
conformada de forma cóncava o convexa, visto desde el espacio de
plasma (3).
2. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según la reivindicación 1, caracterizada porque el
chorro de plasma tiene una medida de divergencia de como máximo
n=16, preferentemente n=4, en que n es un exponente de una función
cos^{n} de distribución de coseno.
3. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque una superficie a irradiar curva, en
particular esférica, está prevista en una cámara de recubrimiento
(7) esencialmente en posición opuesta a la abertura de salida, y
para conseguir una elevada homogeneidad de la densidad de chorro de
plasma sobre al menos una zona parcial de la superficie a irradiar,
el chorro de plasma (I) puede adaptarse a la forma de al menos una
zona parcial de la superficie.
4. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque la al menos una zona parcial de la
superficie de la rejilla de extracción es una sección de la
superficie envolvente de un cuerpo de tipo cilíndrico.
5. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque la rejilla de extracción (4) está
conformada inhomogéneamente sobre al menos una zona parcial de su
superficie.
6. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque está previsto al menos un obturador
dispuesto fuera del espacio de plasma (3).
7. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque la abertura de salida está cubierta con
obturadores en zonas parciales.
8. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque para la modulación del chorro de plasma
(I) al menos un obturador puede ser sometido a un potencial
eléctrico.
9. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según la reivindicación 3, caracterizado porque la
superficie es un casquete (11), preferentemente con sustratos
(10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6).
10. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque además de la fuente de chorros de
plasma de alta frecuencia (1) está prevista una fuente de
vaporización.
11. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque la rejilla de extracción (4) está
formada por una red de wolframio con un grosor de alambre de
aproximadamente 0,02 - 3 mm, preferentemente de 0,1 - 1 mm.
12. Fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque está previsto al menos un imán (5) para
encerrar el plasma en la zona del espacio de plasma (3).
13. Cámara de vacío con un alojamiento (2), con
una fuente de chorros de plasma de alta frecuencia y con una
superficie a irradiar, caracterizada porque la fuente de
chorros de plasma de alta frecuencia (1) está conformada según al
menos una de las reivindicaciones precedentes.
14. Aplicación de una fuente de chorros de
plasma de alta frecuencia con un espacio de plasma (3) para un
plasma, con medios eléctricos (8, 9) para disparar y mantener el
plasma, con una rejilla de extracción (4) para extraer del espacio
de plasma (3) un chorro de plasma (I) neutral así como con una
abertura de salida, preferentemente hacia una cámara de vacío (7),
en que la rejilla de extracción (4) está dispuesta en la zona de la
abertura de salida, caracterizada porque para conseguir un
chorro de plasma (I) conformado de forma divergente la rejilla de
extracción (4) del espacio de plasma (3) está conformada de forma
cóncava o convexa, visto desde el espacio de plasma (3), y/o la
rejilla de extracción (4) tiene una luz de malla que es mayor que
el grosor (d) de una zona de carga espacial entre la rejilla de
extracción (4) y el plasma en el espacio de plasma (3).
15. Procedimiento para irradiar una superficie
con un chorro de plasma de una fuente de chorros de plasma de alta
frecuencia con un espacio de plasma (3) para un plasma, con medios
eléctricos (8, 9) para disparar y mantener el plasma, con una
rejilla de extracción (4) para extraer del espacio de plasma (3) un
chorro de plasma (I) neutral así como con una abertura de salida,
preferentemente hacia una cámara de vacío (7), en que la rejilla de
extracción (4) está dispuesta en la zona de la abertura de salida,
caracterizado porque para conseguir un chorro de plasma (I)
conformado de forma divergente se aplica para la extracción del
chorro de plasma (I) una rejilla de extracción (4) conformada de
forma cóncava o convexa, visto desde el espacio de plasma (3), y/o
una rejilla de extracción (4) con una luz de malla que es mayor que
el grosor (d) de una zona de carga espacial entre la rejilla de
extracción (4) y el plasma.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque se aplica un chorro de plasma (I) con
una medida de divergencia de como máximo n=16, preferentemente n=4,
en que n es un exponente de una función cos^{n} de distribución
de coseno.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 15 hasta 16, caracterizado porque una
superficie a irradiar curva, en particular esférica está dispuesta
en una cámara de recubrimiento (7) esencialmente en posición
opuesta a la abertura de salida, y para conseguir una elevada
homogeneidad de la densidad de chorro de plasma sobre al menos una
zona parcial de la superficie a irradiar el chorro de plasma (I) es
adaptado a la forma de al menos una zona parcial de la
superficie.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque se escoge una rejilla de extracción (4)
que está conformada de forma cóncava o convexa, visto desde el
espacio de plasma (3), en que preferentemente al menos una zona
parcial de la superficie de la rejilla de extracción es una sección
de la superficie envolvente de un cuerpo de tipo cilíndrico.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 17 hasta 18, caracterizado porque mediante
la irradiación de la superficie se produce un recubrimiento de la
superficie.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 17 hasta 19, caracterizado porque mediante
la irradiación de la superficie se produce una modificación y/o
limpieza de la superficie.
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