NL1021185C2 - An apparatus for treating a surface of a substrate, and a plasma source. - Google Patents

An apparatus for treating a surface of a substrate, and a plasma source. Download PDF

Info

Publication number
NL1021185C2
NL1021185C2 NL1021185A NL1021185A NL1021185C2 NL 1021185 C2 NL1021185 C2 NL 1021185C2 NL 1021185 A NL1021185 A NL 1021185A NL 1021185 A NL1021185 A NL 1021185A NL 1021185 C2 NL1021185 C2 NL 1021185C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
plasma
cathode
cascade
cascade plate
openings
Prior art date
Application number
NL1021185A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Bart De Groot
Nicolaas Joost Lopes Cardozo
Wim Jan Goedheer
Victor Petrovich Veremiyenko
Original Assignee
Fom Inst Voor Plasmafysica
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fom Inst Voor Plasmafysica filed Critical Fom Inst Voor Plasmafysica
Priority to NL1021185A priority Critical patent/NL1021185C2/en
Priority to NL1021185 priority
Application granted granted Critical
Publication of NL1021185C2 publication Critical patent/NL1021185C2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes, e.g. for surface treatment of objects such as coating, plating, etching, sterilising or bringing about chemical reactions
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/44Plasma torches using an arc using more than one torch
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/48Generating plasma using an arc
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H2001/3415Details, e.g. electrodes, nozzles indexing scheme associated with H05H1/34
    • H05H2001/3452Details, e.g. electrodes, nozzles indexing scheme associated with H05H1/34 supplementary electrodes between cathode and anode, e.g. cascade

Description

Inrichting voor het behandelen van een oppervlak van een substraat en een plasmabron. An apparatus for treating a surface of a substrate, and a plasma source.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het behandelen van een oppervlak van een substraat omvattende een behandelkamer om daarin het substraat 5 te ontvangen, ten minste een plasmabron voor het opwekken van een plasma, welke plasmabron in verbinding met de behandelkamer staat, en omvattende inlaatmiddelen om ten minste een reactant in een stroompad van het plasma in te laten, waarbij de plasmabron ten minste één kathode en ten minste één anode omvat waartussen een stelsel van ten minste één cascadeplaat is opgenomen, welke ten minste ene 10 cascadeplaat is voorzien van een opening om het plasma door te laten. The present invention relates to a device for treating a surface of a substrate, comprising a treatment chamber for receiving therein the substrate 5, at least one plasma source for generating a plasma, said plasma source in communication with the treatment chamber condition, and comprising inlet means for directing at least one reactant to be in a flow path of the plasma, wherein the plasma source comprises at least one cathode and at least one anode between which is included a system of at least one cascade plate, which has at least one 10-cascade plate is provided with a opening to allow the plasma. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een plasmabron. The invention also relates to a plasma source.

Een inrichting van de in de aanhef genoemde soort is bijvoorbeeld bekend uit Europese octrooiaanvrage EP 297.637 en in toenemende mate in trek ten behoeve van 15 oppervlaktemodificaties van substraten. A device of the type is, for example, mentioned in the preamble is known from European patent application EP 297,637, and increasingly in demand for the purpose of 15 surface modifications of substrates. Een dergelijke modificatie kan bestaan in de depositie van een al of niet kristallijne laag, het al of niet gemaskeerd etsen van een toplaag van het substraat, een oppervlakte-acti vering of juist een oppervlakte-passivering en dergelijke meer. Such modification may consist in the deposition of a substituted or non-crystalline layer, it may or may not be masked etching of a top layer of the substrate, a surface-active suspension, or, conversely, a surface passivation, and the like. Dergelijke preparaties komen veelvuldig voor als halfgeleidertechnologische stappen in een fabricageproces van bijvoorbeeld 20 geïntegreerde halfgeleiderschakelingen, zonnecellen en beeldweergave-systemen. Such preparations are very common as a semiconductor technological steps in a manufacturing process of, for example, 20 semiconductor integrated circuits, solar cells and image display systems. Maar ook voor de vervaardiging van meer grofstoffelijke producten als zonnebrillen en contactlenzen bestaat behoefte aan een controleerbaar proces waarmee het substraat-oppervlak nauwkeurig kan worden gemodificeerd. However, there is also a need for a controllable process at which the substrate surface can be modified accurately for the manufacture of more dense-physical products as sunglasses and contact lenses. Het gaat daarbij niet louter om waferachtige substraten, maar ook om zogenaamde reel-to-reel processen, waarbij vol-continu 25 wordt ingewerkt op een substraat dat met een gewoonlijk continue snelheid door de reactiekamer wordt geleid. This relates not only to wafer-like substrates, but also to so-called reel-to-reel processes, in which full-continuous 25 is acted on a substrate having a generally constant velocity is passed through the reaction chamber.

Een bewerkingsinrichting op basis van een plasma biedt het voordeel dat daarmee gecontroleerd een grote variëteit aan reactanten kan worden aangeboden en een grote 30 doorloopsnelheid kan worden gehaald. A processing device using a plasma has the advantage that control can be offered a variety of reactants and a large 30 throughput can be achieved. Een nadeel van de heden te dage toegepaste plasmareactors is evenwel de relatief beperkte doorsnede van de plasmabundel wat zich met name laat gevoelen bij grotere substraten. However, a drawback of the present day, applied to plasma reactors is the relatively limited cross-section of the plasma beam which, in particular, late acute in larger substrates. Doordat in veel toepassingen voortdurend wordt gestreefd naar opschaling van de substraatgrootte, zoals de waferdiameter in . Because in many applications is constantly sought scaling of the substrate size as the wafer diameter. ,·· v LA021203.nl -2- halfgeleiderprocessen en de beelddiagonaal bij beeldweergavepanelen, zal dit nadeel meer en meer als klemmend worden ervaren. , ·· v LA021203.nl -2- semiconductor processes and the image diagonal for image display panels, this disadvantage will be more and more are experienced as a clamping manner. Pogingen om de doorsnede van de doorlaatopening te vergroten teneinde een bredere plasmabundel te kunnen laten passeren zijn dusverre gestrand doordat aldus het systeem instabiel blijkt te raken of 5 zich zelfs in het geheel niet laat opstarten. Attempts to increase the cross-section of the passage opening in order to be able to pass through its far stranded because thereby making the system unstable apparent touching or 5 is not even let the whole start-up in a wider plasma beam. Bovendien zal ook een grotere plasmabundel nog steeds slechts lokaal en over een relatief beperkt deel van het substraat zijn beoogde uitwerking hebben, terwijl juist behoefte bestaat aan plasmabron waarmee het gehele substraat of althans een groot deel daarvan wordt bestreken. Moreover, it will also have a larger plasma beam still only locally and over a relatively limited portion of the substrate are intended effect, while it is precisely the need for plasma source to which the entire substrate or at least a large part thereof is covered.

10 In plaats van een opschaling van de plasmabundel zelf is dan ook de toevlucht gezocht in de toepassing van een aantal plasmabronnen per behandelkamer, opdat met evenzoveel meer plasmabundels gelijktijdig op het substraat kan worden ingewerkt. 10 Instead of a scale-up of the plasma beam itself is, therefore, sought shelter in the application of a number of plasma sources for each treatment room, in order that with the same number of more plasma beams can be incorporated on the substrate simultaneously. In de praktijk blijkt een dergelijk systeem alleen stabiel indien daarbij tevens iedere plasmabron van een afzonderlijke, gestabiliseerde elektrische voeding en van een 15 afzonderlijke inlaat voor een reactant wordt voorzien, wat sterk kostprijsverhogend werkt. In practice, such a system is only stable if, while also being provided with each plasma source from a separate, stabilized electric power supply and with a 15 separate inlet for a reactant, which has a strongly cost-increasing effect. Daarnaast is door de toepassing van afzonderlijke, onafhankelijk gestuurde bundels de homogeniteit van de behandeling over het volledige oppervlak in een dergelijke bekende inrichting lastig, zo niet ónmogelijk afdwingbaar. In addition, by the use of individual, independently controlled beams, the homogeneity of the treatment over the entire surface in such a known device is difficult, if not impossible to enforce.

20 Met de onderhavige uitvinding wordt onder meer beoogd te voorzien in een dergelijke inrichting die aan deze en andere bezwaren althans in belangrijke mate tegemoet komt. 20 The present invention has inter alia for its object to provide such a device which addresses these and other disadvantages at least meets a significant extent.

Om het beoogde doel te bereiken heeft een inrichting van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding als kenmerk dat de ten minste ene cascadeplaat van een 25 aantal doorlaatopeningen is voorzien, waarbij corresponderende openingen van opvolgende cascadeplaten in hoofdzaak onderling zijn uitgelijnd, en dat tussen de ten minste ene kathode en het stelsel van cascadeplaten een plasmaruimte aanwezig is die in open communicatie verkeert met de doorlaatopeningen in de ten minste ene cascadeplaat van het stelsel. For the intended purpose to achieve a device of the type according to the invention mentioned in the opening paragraph is characterized in that the is provided with at least one cascade plate of a 25 number of passage openings, in which corresponding openings of successive cascade plates are substantially aligned with each other, and in that between the at least one cathode and the array of cascade plates, a plasma space is present which is in open communication with the passage openings in the at least one cascade plate of the system. Door iedere doorlaatopening in de cascadeplaten stroomt 30 tijdens bedrijf een plasmabundel. Each passage opening in the cascade plates 30 to flow during operation, a plasma beam. Aldus wordt met een plasmabron een veelvoud aan -3- plasmabundels opgewekt om een navenant groter gebied op het substraat gelijktijdig te bestrijken. Thus, by a plasma source to generate a plurality of plasma -3- beams to simultaneously cover a correspondingly larger area on the substrate.

Verrassenderwijs is gebleken dat een dergelijke uitbreiding van het aantal openingen per 5 cascadeplaat, anders dan een vergroting van een enkele opening, althans geen merkbare nadelige invloed heeft op de stabiliteit van het plasma. Surprisingly, it has been found that such an extension of the number of openings per 5 cascade plate, other than an enlargement of a single aperture, or at least not have an appreciable adverse effect on the stability of the plasma. Bovendien wordt aldus het plasma uitgespreid over een groter oppervlak, waardoor als het ware een gedistribueerd plasma wordt verkregen dat werkelijke een heel oppervlak van een substraat of althans een groot deel daarvan kan bestrijken. Furthermore, thus the plasma is spread over a larger surface, whereby as it were, a distributed plasma is obtained which is a very effective surface of a substrate or can at least cover a major part thereof. Doordat conform de uitvinding wordt uitgegaan 10 van een gemeenschappelijke plasmaruimte voorafgaand aan het stelsel van cascadeplaten en aan de daarmee bewerkte opsplitsing in afzonderlijke plasmabundels, kan worden volstaan met een enkele, evenzeer gemeenschappelijke elektrische voeding en reactantinlaat voor het geheel. Because the starting 10 of a common plasma space prior to the array of cascade plates, and to the thus treated split into separate plasma beams, it is sufficient with a single, equally common electrical power supply and reactant inlet for the whole in accordance with the present invention. Een kostprijsverhoging zoals bij een inrichting met afzonderlijke plasmabronnen kan hierdoor althans in belangrijke mate worden 15 vermeden. An increase in cost price, such as 15 can hereby be at least avoided to a significant extent in a device having separate plasma sources. En, anders dan bij de toepassing van afzonderlijke plasmabronnen voor de generatie van even zo vele plasmabundels, leidt de toepassing van de uitvinding niet noodzakelijk tot een wezenlijk grotere omvang daarvan. And, unlike the use of individual plasma sources for the generation of as many as plasma beams, the use of the invention does not necessarily lead to a much greater extent. Integendeel biedt de uitvinding aldus de mogelijke een plasmabron van een gedistribueerde plasma te verwezenlijken met behoud van compactheid. On the contrary, the invention thus offers the potential to achieve a plasma source of a distributed plasma while retaining compactness.

20 20

In een voorkeursuitvoeringsvorm heeft de inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de doorlaatopeningen onderling althans nagenoeg equidistant in de ten minste ene cascadeplaat zijn gerangschikt. In a preferred embodiment, the device according to the invention is characterized in that the passage openings are arranged at least substantially mutually equidistant in the at least one cascade plate. Aldus wordt een gelijkmatige distributie van de plasmabundels over het oppervlak van de cascadeplaten verkregen met het oog op de 25 gewenste onderlinge uniformiteit van de bundels. Thus, a uniform distribution of the plasma over the bundles of the cascade plates surface is obtained for the purpose of the desired mutual uniformity 25 of the beams. In de praktijk kan hiertoe bijvoorbeeld worden uitgegaan van doorlaatopeningen die met hun middelpunt op de hoekpunten van een denkbeeldige gelijkbenige driehoek, een vierkant een regelmatig pentagon, zeshoek enzovoorts zijn gelegen, waarbij ook de ruimte binnen een dergelijke mathematische figuur in voorkomende configuraties ruimte biedt aan plaatsing van aanvullende 30 doorlaatopeningen. In practice, for example, for this purpose can be assumed by passage openings which, with their center point at the corner points of an imaginary isosceles triangle, a square a regular pentagon, hexagon, etc., are situated, in which also the space within such a mathematical figure in common configurations provides space for placement additional 30 passages.

-4- -4-

Bijzonder goede resultaten zijn geboekt met een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de ten minste ene cascadeplaat van ten minste drie doorlaatopeningen zijn voorzien. Particularly good results have been achieved with a further particular embodiment of the device according to the invention is characterized in that there are provided at least one cascade plate with at least three passage openings. De openingen in de platen kunnen daarbij congruent zijn uitgevoerd maar ook intentioneel van verschillende 5 vorm of omvang zijn. The openings can be constituted by congruent in the plates but also be intentional of 5 different shape or size.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft de inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de inlaatmiddelen zijn ingericht om de reactant aan een van de plasmaruimte afgewende zijde van de aangrenzende cascadeplaat in zich door de 10 openingen uitstrekkende stroompaden van het plasma in te laten. In a further preferred embodiment, the device according to the invention is characterized in that the inlet means are adapted to let in the reactant at one of the plasma space side facing away from the adjacent cascade plate in itself flow paths of the plasma extending through the 10 openings. Aldus worden de aan de tegenovergestelde zijde van de betreffende cascadeplaat gelegen kathode(s) door diezelfde cascadeplaat van de reactant afgeschermd. Thus, the on the opposite side of the respective cascade plate are located cathode (s) shielded by the same cascade plate of the reactant. Met name bij sterk reactieve reactanten komst dit het behoud en de levensduur van de kathode(s) ten goede, waardoor de inrichting langer in bedrijf kan blijven. In particular, when highly reactive reactants coming this is the preservation and the service life of the cathode (s) for the better, so that the device can remain in operation longer.

15 15

In een verdere bijzondere uitvoeringsvorm heeft de inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat per doorlaatopening in de aangrenzende cascadeplaat ten minste één kathode is voorzien. In a further particular embodiment the apparatus according to the invention has the feature that at least one cathode is provided with a passage opening in the adjacent cascade plate. Door de toepassing van een aantal openingen in de cascadeplaten om even zo vele plasmabundels te voeren, zal ook de maximale plasmastroom die door 20 de inrichting kan worden getrokken toenemen. By the use of a number of openings in the cascade plates to carry the same number of plasma beams, also the maximum plasma current flowing through the device 20 can be pulled to increase. Om de inrichting in staat te stellen een dergelijke toename aan plasmastroom te leveren, met name bij de initiële ontsteking van de inrichting, is aldus per toegevoegde opening eveneens ten minste één kathode aangebracht zodat de totale plasmastroom die door de inrichting loopt over voldoende kathodes kan worden gespreid. To set the apparatus in a position to provide such an increase in plasma power, in particular in the initial ignition of the device, it is thus per added aperture also comprising at least one cathode arranged so that the total plasma stream flowing through the apparatus have sufficient cathodes can be spread.

25 25

Alternatief is een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt doordat per doorlaatopening in de aangrenzende cascadeplaat minder dan één kathode is voorzien. Alternatively, a further particular embodiment of the device according to the invention is characterized in that less than one cathode is provided with a passage opening in the adjacent cascade plate. Aldus worden althans sommige van de kathodes tussen doorlaatopeningen gedeeld. Thus, at least some of the cathodes shared between the passage openings. Hoewel aldus de plasmastroom door alle aldus 30 delende doorlaatopeningen uit één gemeenschappelijke kathode wordt getrokken en deze totale stroom beperkt is tot de maximale leveringscapaciteit van die kathode, biedt -5- dit als voordeel dat de plaatsruimte die anders voor additionele kathodes zou zijn vereist kan worden uitgespaard hetgeen tot een compactere bouw leidt terwijl het opgewekte plasma niettemin over een aanzienlijk oppervlak gedistribueerd kan worden aangeboden. Thus, while the plasma flow through all of said 30 dividing passages from one common cathode is drawn, and this total current is limited to the maximum supply capacity of said cathode, provides -5-this has the advantage that the space that would be required can be different for additional cathodes recessed leading to a more compact construction, while, nevertheless, the generated plasma can be provided distributed over a considerable surface. De aldus haalbare plasmastromen blijken in de praktijk voor veel 5 toepassingen toereikend, terwijl, verrassenderwijs, in alle aldus delende doorlaatopening een stabiel plasma ontstaat. The thus achievable plasma currents, in practice, sufficient for many 5 applications, while, surprisingly, that a stable plasma in all dividing said passage opening.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een plasmabron voor het genereren van een plasma omvattende ten minste één kathode en ten minste één anode alsmede een 10 daartussen gelegen stelsel van ten minste één cascadeplaat met een doorlaatopening voor een opgewekt plasma met het kenmerk dat de ten minste ene cascadeplaat is voorzien van een aantal doorlaatopeningen, ieder bestemd voor een doorvoer van een afzonderlijke plasmastroom, en dat de openingen in open communicatie verkeren met een gemeenschappelijke plasmaruimte die tussen het stelsel en de ten minste ene 15 kathode is opgenomen. The invention also relates to a plasma source for generating a plasma comprising at least one cathode and at least one anode as well as a 10 located therebetween system of at least one cascade plate with a passage opening for a generated plasma, characterized in that the at least one cascade plate is provided with a number of passage openings, each destined for a throughput of an individual plasma flow, and in that the apertures be in open communication with a common plasma space which is connected between the array and the at least one cathode 15.

De uitvinding zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. The invention will in the following be explained in more detail with reference to an embodiment and an associated drawing. In de tekening toont: figuur 1 een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van een inrichting conform 20 de uitvinding voor het behandelen van een oppervlak van een substraat; In the drawing: figure 1 shows a cross-sectional view of an embodiment of an apparatus in accordance with 20 the invention for treating a surface of a substrate; figuur 2 een detailweergave van het gedeelte A van de plasmabron van figuur 1; figure 2 is a detail view of the portion A of the plasma source of Figure 1; figuur 3A een vooraanzicht van een cascadeplaat zoals toegepast in de plasmabron van de inrichting van figuur 1; figure 3A is a front view of a cascade plate as used in the plasma source of the apparatus of Figure 1; en figuur 3B een verdere uitvoeringsvorm van een cascadeplaat toepasbaar in een 25 inrichting volgens de uitvinding. and figure 3B shows a further embodiment of a cascade plate 25 for use in a device according to the invention.

De figuren zijn daarbij zuiver schematisch en niet op schaal getekend. The figures are thereby purely schematic and not drawn to scale. Met name zijn terwille van de duidelijkheid sommige dimensies (sterk) overdreven weergegeven. In particular, for the sake of clarity, some dimensions exaggerated for (strong). Overeenkomstige delen zijn in de figuren, waar dienstig, met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid. Corresponding parts are designated in the figures, where appropriate, denoted by the same reference numeral.

30 -6- 30 -6-

Figuur 1 toont schematisch de opbouw van een inrichting voor het behandelen van een oppervlak van een substraat met behulp van of ondersteund door een plasma volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, een zogenaamde plasmareactor. Figure 1 schematically shows the construction of an apparatus for treating a surface of a substrate with the aid of, or supported by a plasma according to an embodiment of the invention, a so-called plasma reactor. De plasmareactor omvat een behuizing 1 met enerzijds een plasmabron 13 en anderzijds 5 een behandelkamer 3 om daarin een te behandelen substraat 9 te ontvangen. The plasma reactor comprises a housing 1 with one hand, a plasma source 13, and on the other hand 5 is a treatment chamber 3 to receive a substrate to be treated containing 9. De plasmabron 13 staat via een plasmainlaat in verbinding met de behandelkamer 3. Aldus kan een door de plasmabron opgewekt plasma 8 de behandelkamer 3 binnentreden. The plasma source 13 is connected via a plasma inlet in communication with the treatment chamber 3. Thus, a through the plasma source can be generated plasma 8 entering the treatment chamber 3. Het plasma 8 is daarbij gericht op een hoofdoppervlak van het te behandelen substraat 9, dat in positie wordt gehouden door een substraathouder 10. De substraathouder 10 wordt 10 door middel van een niet nader getoond koelkanaal en/of ingebouwd verwarmingselement op een temperatuur tussen 70 en 1000 Kelvin gehouden. The plasma 8 is directed to a main surface of the substrate to be treated 9, which is held in position by a substrate holder 10. The substrate holder 10 is 10 by means of a not shown cooling channel and / or built-in heating at a temperature between 70 and held in 1000 Kelvin. De houder 10 is elektrisch geïsoleerd ten opzichte van de behuizing 1 zodat de houder 10 onderdeel kan zijn van één of meer extra ontladingen in de plasma behandelruimte 3. De plasmainlaat omvat bij voorkeur een nozzle 5 waarvan een einde in de 15 plasmabehandelruimte 3 uitmondt en het plasma enigszins over het substraat spreidt om zo een groter oppervlak te bestrijken. The container 10 is electrically insulated from the housing 1, so that the holder 10 can be part of one or more extra discharges in the plasma treatment-chamber 3. The plasma-inlet preferably comprises a nozzle 5 of which one end in the 15 plasma treatment-chamber 3 opens and the plasma slightly spreads over the substrate so as to cover a larger surface area.

In het geval een vloeibare of gas vormige reactant gebruikt wordt, vindt de injectie hiervan in piasmagenerator 13 plaats via een gasinlaat 11, zie ook figuur 2. Daarnaast is 20 een inlaat 12 aanwezig ten behoeve van een geschikt spoelgas dat wordt geïnjecteerd om een (semi-)continu bedrijf van de reactor mogelijk te maken. In the case, a liquid or gas-like reactant, the injection of these found in piasmagenerator 13 via a gas inlet 11, see also Figure 2. In addition, 20 is an inlet 12 is provided for the benefit of a suitable purge gas is injected to a semi (continuous -) to make continuous operation of the reactor possible. Het spoelgas kan bestaan uit een willekeurig mengsel van gassen die na scheiding geen fragmenten opleveren die onderdelen van piasmagenerator 13 zouden kunnen beschadigen, zoals bijvoorbeeld inerte gassen als argon, helium, waterstof en stikstof. The purge gas can consist of an arbitrary mixture of gases which, after separation do not result in fragments which could damage parts of piasmagenerator 13, such as, for example, inert gases such as argon, helium, hydrogen, and nitrogen. De verhouding tussen de 25 geïnjecteerde hoeveelheden spoelgas en het reactant, uitgedrukt in m3/sec. The ratio between the amounts of purge gas 25 injected, and the reactant, expressed in m3 / sec. bij STP (Standard Temperature and Pressure) gasequivalent, dwz 273 Kelvin en 1 Bar, ligt typisch tussen 1 en 1000 en gewoonlijk tussen 8 en 400. De vloeibare of gasvormige reactant bevat bijvoorbeeld een scheidbare en ioniseerbare verbinding, zoals gehalogeniseerde koolwaterstoffen. at STP (Standard Temperature and Pressure) gas equivalent, that is to say 273 Kelvin and 1 bar, is typically between 1 and 1000, and usually from 8 to 400. The liquid or gaseous reactant, for example, includes one separable and ionisable compound such as halogenated hydrocarbons.

30 -7- 30 -7-

Om een gecontroleerde plasmabehandeling uit te voeren, vrij van ongewenste bijproducten in het plasma 8, wordt tijdens bedrijf in de piasmagenerator 13 een druk boven 0,1 Bar gehandhaafd, bij voorkeur tussen 0,1 en 3,5 Bar, terwijl de behandelkamer 3 bij voorkeur op een druk beneden 0,05 Bar (= 5 kPa) en in het 5 bijzonder beneden 200 Pa wordt gehouden, onafhankelijk van de regelbare druk van het geïnjecteerde spoelgas en de reactant. In order to carry out a controlled plasma treatment, free from unwanted by-products in the plasma 8, during operation in the piasmagenerator 13 to maintain a pressure above 0.1 bar, preferably between 0.1 and 3.5 bar, while the treatment chamber 3 by preferably at a pressure below 0.05 bar (= 5kPa) and in the 5 is held particularly below 200 Pa, independently of the adjustable pressure of the injected purge gas and the reactant source. Hiertoe is de inrichting voorzien van pompmiddelen waarmee de plasma-behandelkamer 3 via een regelbaar ventiel 16 en een tweetal uitlaten 14,15 kan worden geëvacueerd. For this purpose the apparatus is provided with pumping means by which the plasma-treatment chamber 3 via an adjustable valve 16, and a pair of outlets 14,15 can be evacuated. De daarbij toegepaste pomp omvat bijvoorbeeld een niet nader getoonde Roots-blower in combinatie met een 10 olie-diffusiepomp die aan uitlaat 15 is aangesloten. The pump used therein includes, for example a not shown further Roots-blower in combination with an oil-diffusion pump 10 which is connected to outlet 15. Een dergelijke diffusiepomp is tevens in staat de behuizing 1 buiten bedrijf van de inrichting voortdurend op een lage druk van 3-10 Pa te houden, om zo vervuiling te voorkomen. Such a diffusion pump is also able to hold the housing 1 continuously at a low pressure of 3-10 Pa out of operation of the apparatus, so as to prevent contamination.

Om het plasma 8 te sturen en regelen kan een bij voorkeur watergekoelde skimmer 15 onderdeel van de plasmabehandelruimte 3 zijn. In order to steer the plasma 8, and control may be a preferably water-cooled skimmer 15, a part of the plasma treatment-chamber 3. Met een dergelijke skimmer kan desgewenst de diameter van het plasma 8 worden beïnvloed. With such a skimmer can be affected, if desired, the diameter of the plasma 8. Voor een verdere fïjn-regeling en opsluiting van het plasma zijn in dit voorbeeld bovendien magneetspoelen 7 aangebracht waarmee naar wens rondom het plasma 8 een magneetveld kan worden aangelegd. For a further fine-control and confinement of the plasma in this example are, moreover magnet coils 7 by means of which as desired around the plasma 8, a magnetic field can be applied.

20 20

Het plasma 8 wordt gegenereerd met een plasmabron 13 waarin een stelsel van cascadeplaten 80 tussen één of meer kathodes 20 en één of meer anodes 5 is toegepast. The plasma 8 is generated by a plasma source 13 in which an array of cascade plates 80 between one or more cathodes 20 and one or more anodes 5 has been applied. Het stelsel omvat hier negen van dergelijke opeenvolgende cascadeplaten 80, vervaardigd van koper, met een totale lengte van zo'n 40-80 millimeter. The system here includes nine of such successive cascade plates 80, made of copper, having a total length of about 40-80 millimeters. In dit voorbeeld 25 worden supersonische nozzle-vormige anodes toegepast, waarmee depositie van materiaal op ongewenste plaatsen in de behandelruimte 3 tegen kan worden gegaan. In this example, 25 will be supersonic nozzle-shaped anodes used, which allows the deposition of material on undesirable places in the treatment space 3 from can be prevented. Een dergelijke anode 5 wordt gevormd door een losneembaar inzetstuk voorzien van een aansluitende aandrukring 51 waarmee het in de koelplaat 30 is gedrukt. Such an anode 5 is constituted by a removable insert provided with a connecting push ring 51 with which it is pressed into the cooling plate 30. Het inzetstuk heeft een aan weerszijden open, conische holte waarvan een diameter, in een richting 30 naar het substraat toe, geleidelijk toeneemt. The insert has an open on either side, of which a conical cavity in diameter, in a direction 30 toward the substrate, gradually increases. De holte heeft een inlaatopening met een diameter die een weinig groter is dan de diameter van het daarop aansluitende -8- plasmakanaal 95 en loopt vervolgens uit naar een uitlaatopening, zodat het kanaal zich verwijdt met een hoek van bijvoorbeeld ruim 10 graden ten opzichte van een hartlijn van het kanaal 95. Een binnenwand van het inzetstuk dient uiterst glad te worden afgewerkt tot een oppervlakte-ruwheid van minder dan zo'n 0,1 μ (micron). The cavity has an inlet opening with a diameter which is slightly greater than the diameter of the connecting -8- plasma channel 95 and then down to an outlet opening, so that the channel widens at an angle of for example more than 10 degrees with respect to a axis of the channel 95. an inner wall of the insert is extremely slippery to be finished to a surface roughness of less than about 0.1 μ (microns).

5 5

Conform de uitvinding omvat iedere cascadeplaat 80 daarbij meer dan één doorlaatopening 85, zie ook figuur 3A, waarbij overeenkomstige doorlaatopeningen 85 in opvolgende cascadeplaten in hoofdzaak zijn uitgelijnd, om aldus een overeenkomstig aantal plasmakanalen 95 te vormen. In accordance with the present invention includes each cascade plate 80 is thereby more than one passage opening 85, see also figure 3A, with corresponding passage openings 85 are aligned in successive cascade plates substantially, so as to form a corresponding number of plasma channels 95. De plasmakanalen 95 bieden afzonderlijke 10 stroompaden voor het opgewekte plasma van de nozzle-vormige anode 5 naar de kathodes 20. Aldus kan tussen de anodes 5 en de kathodes 20 een hoog-energetische plasmaboog worden getrokken waarin een reactant kan worden gevoerd en geïoniseerd. The plasma channels 95 offer individual 10 flow paths for the generated plasma out of the nozzle-like anode 5 to the cathode 20. Thus, between the anodes 5 and the cathodes 20 are pulled a high-energy plasma arc into which a reactant can be introduced and ionized.

De potentiaal over de boog bedraagt tijdens normaal bedrijf bij voorkeur tussen 20 en 15 200 V, in het bijzonder tussen 50 en 150 V. Het plasma 8 wordt gestart door de druk in de boog te verlagen en een ontstekingsspanning aan te leggen van circa 1000 Volt totdat ontsteking plaatsvindt en een grote stroom van bijvoorbeeld meer dan 10 Ampère gaat lopen. The potential across the arc is maintained during normal operation is preferably between 20 and 15 200 V, in particular between 50 and 150 V. The plasma 8 is started by decreasing the pressure in the arc and to apply an ignition voltage of approximately 1000 volts until ignition takes place and is going to run a large current of, for instance more than 10 Amps. Hierna wordt de druk snel, dat wil zeggen bijvoorbeeld binnen 5 seconde, verhoogd tot de gewenste waarde wordt bereikt en zich een stabiele boog vormt nadat 20 alle tussenliggende ontladingsfasen zijn doorlopen. After this, the pressure is quickly, that is to say, for example, is reached within 5 seconds, is increased to the desired value and forming a stable arc 20 have been completed after all intermediate-discharge phases. Uiteindelijk voeren de kanalen 95 gezamenlijk een elektrische gelijkstroom van 20 tot 200 A van de anodes 5 naar de kathodes 20. Via een venster 41 in een daartoe voorziene vensterhuls 42 kan het plasma 8 in de kanalen 95 worden geobserveerd. Eventually, the channels 95 jointly carry a direct electric current of from 20 to 200 A of the anodes to the cathodes 5 20. By means of a window 41 in a window provided for this purpose sleeve 42, the plasma 8 can be observed in the channels 95. De vensterhuls 42 bevat tevens de inlaat 12 voor de eventuele toevoer van een spoelgas. The window sleeve 42 also includes the inlet 12 for the possible supply of a purge gas.

25 25

In dit uitvoeringsvoorbeeld, zie figuur 3, omvatten de cascadeplaten 80 ieder drie van dergelijke doorlaatopeningen 85 met een in hoofdzaak congruente cirkelvormige doorsnede met een diameter van 2-6 millimeter, in dit voorbeeld circa 5 millimeter. In this exemplary embodiment, as shown in Figure 3, the cascade plates 80, each with three of such passage openings 85 comprise congruent with a substantially circular cross-section with a diameter of 2-6 millimeters, in this example approximately 5 millimeters. Voorafgaand aan de eerste cascadeplaat 80 bevindt zich, conform de uitvinding, een 30 gemeenschappelijke plasmaruimte 90 die in open communicatie verkeert met de verscheidene doorlaatopeningen 85 in de platen 80. Dit biedt het plasma de gelegenheid -9- om, na te zijn ontstoken, zich te verdelen over de verschillende kanalen opdat zich een drietal, en bij meer openingen zelfs een groter aantal, afzonderlijke bundels vormt. Prior to the first cascade plate 80 is in accordance with the invention, a 30 common plasma space 90 which is in open communication with the various passages 85 in the plates 80. This allows the plasma opportunity -9 order to be ignited after themselves to be distributed over the various channels so that forms a triplet, and when more apertures even a greater number of, separate beams. Hoewel de doorlaatopeningen in dit voorbeeld volledig regelmatig en onderling equidistant, op de hoekpunten van een denkbeeldige gelijkzijdige driehoek, zijn 5 aangebracht, kunnen ze in principe betrekkelijke willekeurig over het oppervlak van de platen worden verspreid en eventueel anders en/of onderling verschillend zijn vormgegeven om aldus een over nagenoeg het hele oppervlak daarvan gedistribueerd plasma te vormen. Although the passage openings in this example completely regular and mutually equidistant, at the corner points of an imaginary equilateral triangle, are 5 are provided, they can be distributed, in principle, relatively randomly over the surface of the plates and, optionally, are different and / or different from each other shaped to thus forming a distributed over almost the entire surface plasma. Figuur 3B toont een voorbeeld van een dergelijke alternatieve uitvoering van een cascadeplaat 80, zonder in enig opzicht limitatief te zijn. Figure 3B shows an example of such an alternative embodiment of a cascade plate 80, without being limitative in any respect. De 10 afzonderlijke plasmabundels treden parallel aan elkaar de behandelkamer 3 binnen om, als ware het de stralen van een douchekop, het oppervlak van het substraat 9 volledig, althans grotendeels te bestrijken. The 10 separate plasma beams enter the treatment chamber 3 in parallel to each other in order, as if it were the jets of a shower head, the surface of the substrate 9 totally, or at least largely cover.

Doordat de platen 80 tijdens bedrijf worden blootgesteld aan hoge temperaturen van de 15 orde van 10.000 Kelvin en hoge energie-dichtheden in het plasma, is het van belang de platen te koelen met een geschikt koelmiddel. Because the plates 80 are exposed during operation to high temperatures of the order of 15 to 10,000 Kelvin, and high energy-densities in the plasma, it is important to cool the plates with a suitable coolant. Hiertoe zijn met name nabij de doorlaatopeningen kanalen 87 in de platen voorzien waardoorheen een geschikte koelvloeistof, zoals bijvoorbeeld water, kan worden gepompt. To this end, particularly near the passage openings of channels 87 provided in the plates through which a suitable cooling liquid, such as for example water, can be pumped. Dit waarborgt een adequate warmteafvoer en daarmee koeling van de cascadeplaten. This ensures adequate heat dissipation and thus cooling of the cascade plates. De platen 80 zijn 20 onderling gescheiden en elektrisch geïsoleerd door middel van een systeem van 'O'-ring afdichtingen 82, afstandsringen 81, bijvoorbeeld van PVC, en centrale ringen 83 van boronitride. The plates 20 80 are separated from each other and electrically insulated by means of a system of 'O'-ring seals 82, spacer rings 81, for example of PVC, and central rings 83 of boronitride. De afdichtingen 82 zorgen ervoor dat in de plasmaboog een druk tussen 0,05 en 5 Bar bestaanbaar is. The seals 82 ensure that a pressure of between 0.05 and 5 Bar is compatible in the plasma arc. De centrale ringen 83 hebben een witte kleur, waardoor ze het door het plasma uitgestraalde licht reflecteren en zo de 'O'-ringen 82 voor smelten 25 als gevolg van de absorptie van plasmalicht behoeden. The central rings 83 have a white color, so that they reflect the light emitted by the plasma, and so the 'O' rings 82 to melt 25 due to protect the light absorption of plasma. Het pakket van cascadeplaten 80 wordt stevig bijeen gehouden met behulp van een aantal bouten 35 die door daartoe in de cascadeplaten voorziene boringen 84 worden geleid en door een koelplaat 30 steken waarin de anodes 5 zijn gevat. The package of cascade plates 80 is held firmly together by using a plurality of bolts 35 which are passed through holes provided for this purpose in the cascade plates 84 and through a cooling plate 30 in which the stabbing anodes 5 are mounted. Met behulp van moeren 36 wordt het pakket aldus onwrikbaar met de koelplaat 30 verbonden. With the aid of nuts 36, the range will thus be immovably connected to the cooling plate 30. De bouten 35 zijn voorzien van niet nader 30 getoonde isolerende mantels en ringen om elektrisch contact met de platen 80,30 te vermijden. The bolts 35 are provided with not further shown, insulating sheaths 30 and rings in order to avoid electrical contact with the plates 80,30.

-10- -10-

De plasmabron 13 omvat in dit voorbeeld een tweetal identieke kathodetips 20, gemaakt van een legering van 2% thorium in wolfram. The plasma source 13 comprises in this example a pair of identical cathode tips 20 made from an alloy of 2% thorium in wolfram. De kathodetips 20 zijn gemonteerd in holle houders 21, waardoorheen koelwater wordt aan- en afgevoerd via leiding 22. De houders 21 zijn tenminste gedeeltelijk gevat in een mantel 23, gemaakt van bijvoorbeeld 5 kwarts, en worden in positie gehouden door een schroefverbinding 24 die aan een niet nader getoonde rubber afdichtring ruimte biedt en de houder 21 in een vacuüm-dichte toestand in de mantel 23 vastklemt. The cathode tips 20 are mounted in hollow holders 21 through which cooling water is supplied and discharged via line 22. The holders 21 are at least partially encased in a sleeve 23, made of, for example, 5 quartz, and are held in position by a screw connection 24 to be added to a not shown rubber sealing ring provides space and the holder 21 in a vacuum-tight state in the sleeve 23 to clamp. De plaatsing en het aantal van de kathodetips 20 in de plasmaruimte 90 kan betrekkelijk vrijelijk worden gekozen en behoeft niet of nauwelijks afstemming op het aantal en de positie van de kanalen 95. Zo is hier het 3 0 aantal lager dan het aantal openingen 85 gekozen om de kosten en ruimte van kathodetips uit te sparen opdat compacter en goedkoper kan worden gebouwd, maar desgewenst kan ook een gelijk of een groter aantal worden gekozen, in vergelijking met het aantal plasmakanalen 95, om duurzaam meer elektrische stroom te kunnen leveren. The placement and number of the cathode tips 20 in the plasma chamber 90 can be selected relatively freely and need little or no adjustment to the number and position of the channels 95. For example, here is the 3 0 times lower than the number of apertures 85 are chosen to to save the cost and space of the cathode so that tips can be built more compact and less expensive, but can, if desired, also be able to deliver an equal or a greater number are selected, in comparison to the number of plasma channels 95, to be durable more electrical current. Aldus kan de inrichting worden afgestemd op een specifieke toepassing. Thus, the device can be tailored to a specific application.

15 15

Aan het eind van ieder kanaal 95 bevindt zich een anode 5 in de vorm van een betrekkelijk gemakkelijk uitneembaar conische inzetstuk, dat door middel van een aandrukring 51 in een daartoe complementair in een watergekoelde plaat 30 gevormde opening drukbaar is. At the end of each channel 95 there is an anode 5 in the form of a relatively easily detachable conical insert, which by means of a pressure ring 51 in an appropriate complementary in a water-cooled plate 30 shaped opening is printable. De koelplaat 30 is bijvoorbeeld vervaardigd van koper en is 20 inwendig voorzien van een meanderend of spiraliserend vloeistofkanaal tussen een inlaat 31 en een uitlaat 32. Koelwater wordt via inlaat 31 naar de koelplaat en via het koel-kanaal naar uitlaat 32 gevoerd. The cooling plate 30 is for example made of copper, and 20 is internally provided with a meandering or spiraling fluid channel between an inlet 31 and an outlet 32. Cooling water is fed via inlet 31 to the cooling plate and through the cooling-channel to the outlet 32 ​​lined. De genoemde inzetstukken zijn bijvoorbeeld gemaakt uit zuurstofarm koper. The said inserts are preferably made of low-oxygen copper. De koelplaat 30 is elektrisch geïsoleerd van behuizing 1 door een isolerende mantel 33. The cooling plate 30 is electrically insulated from housing 1 by an insulating mantle 33.

25 25

Ter hoogte van de eerste twee cascadeplaten 80 van het stelsel, bevindt zich de inlaat 11 voor een gasvormige reactant. At the level of the two first plates 80 of the cascade system, there is the inlet 11 for a gaseous reactant. Deze inlaat 11 mondt aan een van de kathode 20 afgewende zijde van de eerste cascadeplaat 80 tussen de twee naar elkaar gerichte oppervlakten van dit paar cascadeplaten uit, zie figuur 2. Eén van beide platen 80 is 30 daartoe voorzien van een kanaal 86, waardoorheen het gasvormige reactant in de plasmakanalen 85,95 kan worden geïnjecteerd. This inlet 11 opens to one of the cathode 20 facing away from the first cascade plate 80 between the two mutually facing surfaces of this pair of cascade plates, refer to Figure 2. One of the two plates 80, 30 for this purpose provided with a channel 86, through which the reactant gas can be injected into the plasma channels 85,95. Hiertoe is een uitsparing ter dikte van -11- circa 0,1 mm in de centrale boron-nitride ring 83 aangebracht. For this purpose, a recess -11- with a thickness of approximately 0.1 mm in the central boron-nitride ring 83 fitted. Aldus wordt de kathode 20 door de eerste cascadeplaat 80 afgeschermd van de soms sterk reactieve gasvormige reactant om de kathode 20 zo tegen aantasting een vroegtijdige slijtage te beschermen. Thus, the cathode 20 through the first cascade plate 80 is shielded from the sometimes highly reactive gaseous reactant in order to protect the cathode 20 as a premature wear and tear against attack. Het kanaal 86 is zodanig aangebracht dat het nergens contact maakt met het koelkanaal 5 87 in dezelfde cascadeplaat 80. The channel 86 is arranged such that it never makes contact with the cooling channel 5, 87 in the same cascade plate 80.

Voor de injectie van vloeibare reactanten in de plasmakanalen 95 kan een vergelijkbare doorgang worden voorzien, waarbij het injectiekanaal 86 dan tenminste één capillair vat omvat. For the injection of liquid reactants in the plasma channel 95 can be provided with a similar passage, wherein the injection channel 86 then comprises at least one capillary vessel. Ook een dergelijk capillair vat wordt dusdanig aangebracht dat het koelkanaal 87 10 in dezelfde plaat nergens wordt geraakt. Also, such a capillary vessel is arranged in such a way that the cooling duct 87 in the same plate 10 is never touched. De diameter van het capillair vat wordt bij voorkeur zodanig gekozen dat aangevoerde vloeistof, die onder een hogere druk wordt aangevoerd dan de in de plasmakanalen 95 heersende druk, pas verdampt aan het eind van het capillair vat waar dit uitmondt in het centrale gebied tussen de platen 80 waar zich de openingen 85 en de daardoorheen lopende plasmakanalen bevinden. The diameter of the capillary vessel is preferably selected so that supplied liquid, which is under a higher pressure is supplied than those in the plasma channels 95 prevailing pressure, adjust evaporated at the end of the capillary vessel where it flows into the central region between the plates 80 where the openings 85 are passing therethrough, and the plasma channels.

15 15

Naast gasvormige en vloeibare reactanten biedt de inrichting ook de mogelijkheid reactanten vanuit een vaste fase toe te passen. In addition to gaseous and liquid reactants, the apparatus also offers the possibility to apply reactants from a solid phase. Hiertoe omvat de inrichting in of nabij een stroompad van het plasma 8 een kathode 61 die aan weerszijden wordt geflankeerd door een anode 60. In dit voorbeeld zijn beiden op een zekere afstand van bijvoorbeeld 20 circa 10 centimeter van een hartlijn van de gevormde plasmabundels 8 opgesteld. To this end the device in or close to a flow path of the plasma 8, a cathode 61 which is flanked on either side by an anode 60. In this example, both of them at a certain distance from, for example, 20 about 10 centimeters from an axis of the formed plasma beams 8 are arranged . Zowel de kathode 61 als de anode 60 is elektrisch van de behuizing 1 geïsoleerd. Both the cathode 61 and the anode 60 is electrically insulated from the housing 1. Onder invloed van het elektrische veld dat tussen de hoofd-anode 5 en kathode 20 wordt aangelegd zal tussen de hulp-anode 60 en -kathode 61 een neven-ontlading worden geïnduceerd. Under the influence of the electric field between the main-anode 5 and cathode 20 is applied will be between the auxiliary anode 60 and cathode 61 an auxiliary discharge may be induced. Wanneer deze ontlading wordt bekrachtigd op een spanning van typisch 25 tussen 200 en 1000 Volt en met een stroomdichtheid van typisch 50 tot 1000 mA/cm2 zal tussen de anode 60 en kathode 61 een sputterende ontlading plaatsvinden, waarbij vaste stof deeltjes uit de kathode worden vrijgemaakt die zich vervolgens met het plasma 8 zullen mengen. If this discharge is energized at a voltage of typically 25 between 200 and 1000 volts and with a current density of typically from 50 to 1000 mA / cm 2 will be between the anode 60 and cathode 61 carried out a sputtering discharge, in which solid particles are released from the cathode which then will mix with the plasma 8. Door de kathode 61 uit een vaste reactant te vervaardigen kan aldus het vaste reactant-materiaal uit de kathode worden gesputterd en in het plasma 30 worden geïntroduceerd. By manufacturing the cathode 61 from a solid reactant can thus be the solid reactant material from the cathode to be sputtered and be introduced into the plasma 30. In dit voorbeeld is de kathode 61 uit koper vervaardigd om koper als vaste reactant te kunnen leveren. In this example, the cathode 61 is manufactured from copper in order to provide copper as a solid reactant. In de kathode 61 bevindt zich een koelkanaal -12- 62 dat via niet nader getoonde leidingen aan koelmiddelen kan worden gekoppeld om de temperatuur indien nodig op een acceptabel niveau te kunnen handhaven. In the cathode 61, there is a cooling channel 62 which -12- can be coupled to cooling means via not shown conduits to be able to maintain the temperature, if necessary, at an acceptable level.

De complete inrichting wordt tijdens bedrijf aan pompmiddelen gekoppeld en daarmee 5 via aansluitingen 14,15 voortdurend afgepompt, waarbij bij voorkeur een dusdanig zodanig drukverschil tussen de plasmabron 13 en de behandelkamer 3 wordt aangelegd dat het plasma als het ware door anode-nozzle 5 kan worden geëxtraheerd. The complete device is coupled, during operation, with pump means and with 5 via connections 14,15 constantly pumped out, wherein preferably such a such a pressure difference between the plasma source 13 and the treatment chamber 3 is applied to the plasma as it were, through the anode-nozzle 5 may be extracted. De pompsnelheid dient daarbij zodanig te worden gekozen, dat de expansie in de sub-atmosferische plasmabehandelruimte 3 een supersoon karakter aanneemt. The pumping rate is here to be chosen in such a way, that the expansion in the sub-atmospheric plasma treatment-chamber 3 assumes a supersonic character. In dat 10 geval wordt het evenwicht van het plasma 'ingevroren'. In 10 cases, the balance of the plasma 'frozen'. Drie-deeltjes- en stralings-recombinatie processen zijn namelijk in het algemeen te traag om een substantiële vermindering van het aantal reactieve plasmadeeltjes te laten optreden in de korte tijd die dan resteert totdat het te behandelen substraat wordt bereikt. Three-particle and radiation-recombination processes are in fact generally too slow to occur a substantial reduction in the number of reactive plasma particles in the short time then remaining until the substrate is reached to be treated. Omdat zowel de gas- als de elektronen-temperatuur in het plasma een waarde hebben van circa 10.000 15 Kelvin, is de geluidssnelheid circa 1750 m/s. Because both the gas and the electron temperature in the plasma have a value of approximately 10.000 Kelvin 15, the speed of sound is approximately 1750 m / s. Dit begrenst de massa-flow, omdat de geluidssnelheid wordt gepasseerd op een plaats met de kleinste diameter, in de meeste gevallen in de nozzle 5 of het einde van het plasmakanaal 95. Aldus kan met de inrichting volgens de uitvinding een bijzonder hoge flux van de reactant worden bereikt waarbij de behandeling bijzondere gelijkmatig en gecontroleerd gelijktijdig over het 20 gehele oppervlak van het substraat of althans een groot deel daarvan wordt uitgevoerd. This limits the mass-flow, as the speed of sound is passed at a location having the smallest diameter, in most cases, in the nozzle 5, or the end of the plasma duct 95. Thus, using the device according to the invention has a particularly high flux of the reactant are achieved in which special treatment of the uniform and controlled simultaneously over the entire surface 20 of the substrate or at least a large part thereof is carried out.

Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van slechts een enkel uitvoeringsvorm in detail nader werd toegelicht, moge het duidelijk zijn dat de uitvinding daartoe geenszins is beperkt. Although the invention has been further elucidated with reference to only a single embodiment in detail, it will be apparent that the invention is by no means limited thereto. Integendeel zijn voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en 25 verschijningsvormen mogelijk zonder van hem te vergen buiten het kader van de uitvinding te treden. On the contrary, for a skilled person many more variations and forms 25 to take on without him as possible outside the scope of the invention to occur.

Claims (7)

1. Inrichting voor het behandelen van een oppervlak van een substraat omvattende een behandelkamer om daarin het substraat te ontvangen, ten minste een plasmabron 5 voor het opwekken van een plasma, welke plasmabron in verbinding met de behandelkamer staat, en omvattende inlaatmiddelen om ten minste een reactant in een stroompad van het plasma in te laten, waarbij de plasmabron ten minste één kathode en ten minste één anode omvat waartussen een stelsel van ten minste één cascadeplaat is opgenomen, welke ten minste ene cascadeplaat is voorzien van een opening om het 10 plasma door te laten met het kenmerk dat de ten minste ene cascadeplaat van een aantal doorlaatopeningen is voorzien, waarbij corresponderende openingen van opvolgende cascadeplaten in hoofdzaak onderling zijn uitgelijnd, en dat tussen de ten minste ene kathode en het stelsel van cascadeplaten een plasmaruimte aanwezig is die in open communicatie verkeert met de doorlaatopeningen in de ten minste ene cascadeplaat va 1. A device for treating a surface of a substrate, comprising a treatment chamber for receiving therein the substrate, at least one plasma source 5 for generating a plasma, said plasma source in communication with the treatment chamber condition, and comprising inlet means to at least one reactant to let in in a flow path of the plasma, wherein the plasma source comprises at least one cathode and at least one anode between which is included a system of at least one cascade plate, which has at least one cascade plate is provided with an opening for the 10 plasma by to leave, characterized in that the at least one cascade plate with a number of passage openings is provided, said corresponding openings of successive cascade plates are substantially aligned with each other, and which is present between the at least one cathode and the array of cascade plates, a plasma space which is in open communication with the openings in the at least one cascade plate va n 15 het stelsel. n is 15 the system.
2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de doorlaatopeningen onderling althans nagenoeg equidistant in de ten minste ene cascadeplaat zijn gerangschikt. 2. A device as claimed in claim 1, characterized in that the passage openings are arranged at least substantially mutually equidistant in the at least one cascade plate. 20 20
3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de ten minste ene cascadeplaat van ten minste drie doorlaatopeningen zijn voorzien. 3. A device as claimed in claim 1 or 2, characterized in that there are provided at least one cascade plate with at least three passage openings.
4. Inrichting volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat 25 de inlaatmiddelen zijn ingericht om de reactant aan een van de plasmaruimte afgewende zijde van de aangrenzende cascadeplaat in zich door de openingen uitstrekkende stroompaden van het plasma in te laten. 4. A device according to one or more of the preceding claims, characterized in that 25 the inlet means are adapted to let in the reactant at one of the plasma space side facing away from the adjacent cascade plate in extending flow paths of the plasma through the openings.
5. Inrichting volgens een of meer der voorafgaande conclusies met het kenmerk dat 30 per doorlaatopening in de aangrenzende cascadeplaat minder dan één kathode is voorzien. 5. A device according to one or more of the preceding claims, characterized in that 30 a passage opening in the adjacent cascade plate is less than one cathode is provided. -14- -14-
6 Inrichting volgens een of meer der conclusies 1 tot en met 4 met het kenmerk dat per doorlaatopening in de aangrenzende cascadeplaat ten minste één kathode is voorzien. 6 Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that at least one cathode is provided with a passage opening in the adjacent cascade plate.
7. Plasmabron voor het genereren van een plasma omvattende ten minste één kathode en ten minste één anode alsmede een daartussen gelegen stelsel van ten minste één cascadeplaat met een doorlaatopening voor een opgewekt plasma met het kenmerk dat de ten minste ene cascadeplaat is voorzien van een aantal doorlaatopeningen, ieder bestemd voor een doorvoer van een afzonderlijke plasmastroom, en dat de openingen in 10 open communicatie verkeren met een gemeenschappelijke plasmaruimte die tussen het stelsel en de ten minste ene kathode is opgenomen. 7. A plasma source for generating a plasma comprising at least one cathode and at least one anode as well as an intermediate set of at least one cascade plate with a passage opening for a generated plasma, characterized in that the is provided with a plurality of at least one cascade plate passage openings, each destined for a throughput of an individual plasma flow, and that the openings 10 are in open communication with a common plasma space between the array and the at least one cathode is incorporated.
NL1021185A 2002-07-30 2002-07-30 An apparatus for treating a surface of a substrate, and a plasma source. NL1021185C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1021185A NL1021185C2 (en) 2002-07-30 2002-07-30 An apparatus for treating a surface of a substrate, and a plasma source.
NL1021185 2002-07-30

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1021185A NL1021185C2 (en) 2002-07-30 2002-07-30 An apparatus for treating a surface of a substrate, and a plasma source.
US10/629,566 US20040188019A1 (en) 2002-07-30 2003-07-30 Device for treating a surface of a substrate, and a plasma source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1021185C2 true NL1021185C2 (en) 2004-02-03

Family

ID=32026235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1021185A NL1021185C2 (en) 2002-07-30 2002-07-30 An apparatus for treating a surface of a substrate, and a plasma source.

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20040188019A1 (en)
NL (1) NL1021185C2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7282244B2 (en) * 2003-09-05 2007-10-16 General Electric Company Replaceable plate expanded thermal plasma apparatus and method
US20060022641A1 (en) * 2004-05-24 2006-02-02 Scalpel Drive Innovation, Llc System, apparatus, and method for increasing particle density and energy by creating a controlled plasma environment into a gaseous media
US7703413B2 (en) * 2004-06-28 2010-04-27 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Expanded thermal plasma apparatus
JP5730521B2 (en) * 2010-09-08 2015-06-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ Heat treatment equipment
US20170011901A1 (en) * 2015-07-06 2017-01-12 Bayspec, Inc. Methods of Optimizing Ion Transmission Between Differentially Pumped Vacuum Chambers

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0297637A1 (en) * 1987-06-30 1989-01-04 Technische Universiteit Eindhoven Method of treating surfaces of substrates with the aid of a plasma and a reactor for carrying out the method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8713986D0 (en) * 1987-06-16 1987-07-22 Shell Int Research Apparatus for plasma surface treating
EP0851720B1 (en) * 1996-12-23 1999-10-06 Sulzer Metco AG Non-transferred arc plasmatron
US6236163B1 (en) * 1999-10-18 2001-05-22 Yuri Maishev Multiple-beam ion-beam assembly
US6632323B2 (en) * 2001-01-31 2003-10-14 Plasmion Corporation Method and apparatus having pin electrode for surface treatment using capillary discharge plasma
US6397776B1 (en) * 2001-06-11 2002-06-04 General Electric Company Apparatus for large area chemical vapor deposition using multiple expanding thermal plasma generators
US6681716B2 (en) * 2001-11-27 2004-01-27 General Electric Company Apparatus and method for depositing large area coatings on non-planar surfaces

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0297637A1 (en) * 1987-06-30 1989-01-04 Technische Universiteit Eindhoven Method of treating surfaces of substrates with the aid of a plasma and a reactor for carrying out the method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GROENEN R ET AL: "Surface textured ZnO films for thin film solar cell applications by expanding thermal plasma CVD" THIN SOLID FILMS, ELSEVIER-SEQUOIA S.A. LAUSANNE, CH, deel 392, nr. 2, 30 Juli 2001 (2001-07-30), bladzijden 226-230, XP004250743 ISSN: 0040-6090 *
HARTMANN R ET AL: "CIPASS - AN IGNITION METHOD FOR THE INNOVATIVE PLASMA TORCH LARGE" EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL APPLIED PHYSICS, EDP SCIENCES, LES ULIS, FR, deel 8, nr. 3, December 1999 (1999-12), bladzijden 253-256, XP000948667 ISSN: 1286-0042 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20040188019A1 (en) 2004-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6905969B2 (en) Plasma etch reactor and method
US5583737A (en) Electrostatic chuck usable in high density plasma
US6245192B1 (en) Gas distribution apparatus for semiconductor processing
KR100497015B1 (en) Device and method for plasma processing, and slow-wave plate
KR100782369B1 (en) Device for making semiconductor
KR100807136B1 (en) Coupling ring assembly comprising electrostatic edge ring chuck useful in plasma chamber and method of treating semiconductor substrate using plasma chamber
US5334302A (en) Magnetron sputtering apparatus and sputtering gun for use in the same
US7754997B2 (en) Apparatus and method to confine plasma and reduce flow resistance in a plasma
RU2237314C2 (en) Plasma treatment chamber and method for treating semiconductor substrate in the chamber
EP0388800B1 (en) Plasma reactor apparatus and method for treating a substrate
EP0710054B1 (en) Microwave plasma torch and method for generating plasma
US5487787A (en) Apparatus and method for plasma deposition
KR100382784B1 (en) Systems and methods for two-sided etch of a semiconductor substrate
US6387816B2 (en) Method and apparatus for controlling the temperature of a gas distribution plate in a process reactor
JP4550507B2 (en) Plasma processing equipment
JP5014435B2 (en) High-speed gas switching plasma processing equipment
US7329608B2 (en) Method of processing a substrate
CN1246887C (en) Plasma processing device and semiconductor mfg. device
CN101171365B (en) Multiple inlet atomic layer deposition reactor
CN101589172B (en) High strip rate downstream chamber
TWI660420B (en) Enhanced etching processes using remote plasma sources
US6849854B2 (en) Ion source
CN100388434C (en) Substrate supporting structure for semiconductor processing, and plasma processing device
CN101383272B (en) Plasma reactor chamber having a cathode liner of the gas injection wafer edge
CN1165966C (en) Gas distribution apparatus for semiconductor processing

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20070201