NO309920B1 - Lineær bueutladning ved plasmaprosessering - Google Patents

Lineær bueutladning ved plasmaprosessering Download PDF

Info

Publication number
NO309920B1
NO309920B1 NO972280A NO972280A NO309920B1 NO 309920 B1 NO309920 B1 NO 309920B1 NO 972280 A NO972280 A NO 972280A NO 972280 A NO972280 A NO 972280A NO 309920 B1 NO309920 B1 NO 309920B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
electrode
electrode plates
electrode plate
linear
arc discharge
Prior art date
Application number
NO972280A
Other languages
English (en)
Other versions
NO972280L (no
NO972280D0 (no
Inventor
Ladislav Bardos
Hana Barankova
Original Assignee
Surfcoat Oy
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 Surfcoat Oy filed Critical Surfcoat Oy
Publication of NO972280D0 publication Critical patent/NO972280D0/no
Publication of NO972280L publication Critical patent/NO972280L/no
Publication of NO309920B1 publication Critical patent/NO309920B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • 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
    • H05H1/50Generating plasma using an arc and using applied magnetic fields, e.g. for focusing or rotating the arc

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

Oppfinnelsens område
Denne oppfinnelsen relaterer seg til et apparat for generering av en lineær bueutladning for plasmaprosessering, spesielt for overflateprosessering av faste substrater.
Bakgrunn for oppfinnelsen
På grunn av høy ionetetthet ved produserte plasmaer, representerer bueutladninger et meget kraftig verktøy i plas-maprosesseringsteknologien. Buekilder blir brukt for generering av reaktive plasmaer i en virkende gass, de kan produsere plasma som inneholder partikler fra påsprutede og/eller fordampede elektroder, eller kjemiske forbindelser av disse partiklene med den virkende gassen. Egenskapene til bueutladninger er avhengig av energien til og tettheten av de genererte ionene og elektronene, hvilke er påvirket av trykket til den virkende gassen. En rekke forskjellige gassplasmatroner bruker bueutladninger ved atmosfærisk trykk, på grunn av enkel oppstilling uten vakuumpumper. Generering av en bue basert på en ikke-isotermisk plasma med kontrollerbare ioneenergier forutsetter imidlertid lave gasstrykk. Forskjellige typer bueutladninger brukes til dette formål. De fleste av dem genereres av likestrøms (DC), høyenergigeneratorer. En typisk lavtrykkskilde ved plasmaprosessering er en kaskadebue (Europeisk patent nr. 0297637), som produserer en strøm av en aktiv plasma i en virkende gass. Metallioner i plasmaen genereres vanligvis fra en elektrode som blir påsprutet og/eller fordampet av en bueutladning, se D.M. Sanders et al., IEE Trans. Plasma Sei. 18, 883-984 (1990). Den eroderte elektroden er vanligvis en plan katode i likestrømbuens kretsløp med en elektrisk jordet anode. Katoden er vannkjølt og innholdet av uønskede mikrodråper - "makropartikler" tilstede i det fordampede katodematerialet reduseres ved styring av kato-depunktsbevegelsen på katodeoverflaten. I nyere katodiske buekilder filtreres makropartikler av et magnetisk hjelpe-filter (US-Patent nr. 5.279.723). Innholdet av makropartik ler er som regel lavere når den forbrukbare elektroden blir oppvarmet til smeltetemperatur. Det er også mulig å utnytte bueoppstillinger med en forbrukbar anode i stedet for katoder, se for eksempel M. Mausbach et al., Vacuum 41, 1393-1395 (1990). Kaldtvirkende forbrukbare katoder er av begrenset størrelse og forutsetter den magnetiske filtre-ringen som begrenser muligheten til å øke størrelsen på disse kildene. Forbrukbare elektroder som inneholder fly-tende metallsmeltedigler, kan bare installeres i bestemte posisjoner. De fleste buekildene forutsetter en tilleggs-bryter for å starte utladningen.
Genereringen av en bueutladning er meget effektiv i hule katoder. Prinsippet til den hule katodegassutladningen generert av en likestrøm ble først rapportert av F. Pas-chen, Ann. Physik 50, 901-940 (1916) . Etter den tid er mange undersøkelser om denne utladningen rapportert, se for eksempel redegjørelsene av J-L. Delcroix and A.R. Trindade, Advances in Electronics and Electron Phys. 35, 87-190
(1974), M.E. Pillow, Spectrochimica Acta 36B, nr. 8, 821-843 (1981), og R. Mavrodineanu, J. Res. Nat. Bureau of
Standards 89, nr. 2, 143-185 (1984). I hule likestrømskato-der kan en bueutladning genereres ved høy likestrømseffekt. Veggen til den hule katoden må varmes opp til høye temperaturer som i stor grad forbedrer den termioniske utstråling-en av elektroner. En betydelig del av ionene blir dessuten produsert ved en erosjon av den hule katodeoverflaten. Ved disse forholdene bygger likestrømmen i buekretsløpet seg hurtig opp, mens spenningen ved katoden faller til verdier i størrelsesorden av det minste ioniserings- eller minste eksiterbare, potensial til gassen eller det vaporiserte metallet. Buen er en selvopprettholdende utladning som er i stand til å bære store strømmer ved å fremskaffe dens egne mekanisme for elektronemisjon fra den negative elektroden (se "Handbook of Plasma Processing Technology" red. av S. Rossnagel et al., Noyes Publ. 1990, kapittel 18 av D. Sanders). Før denne betingelsen er oppnådd, kan utladningen i den hule katoden ikke regnes som en bue. Den er mer som en normal eller unormal glødeutladning selv om deler av katodeveggen er varm, spesielt i katoder fabrikkert av en tynn metallplate.
På grunn av høy elektronproduksjon selv i glødeområdene, har hule katoder blitt brukt siden 1971 som både en elek-tronkilde og en ioniserende kilde for den virkende gassen i plasmaprosesseringsanretninger ved plasma medvirket anode-fordampning (se for eksempel US-patent nr. 3.562.141). Siden 1983 har hule katodeglødeutladninger generert av vekselstrøm- (AC) generatorer blitt utviklet. Typiske frekvenser for vekselstrømgeneratorer for dette formål er mellom 100 kHz og 100 MHz. Spesielt radiofrekvensgenerato-rer (RF - 13,56 MHz og dens oversvingninger) brukes ofte ved plasmaprosessering (se for eksempel CM. Horwitz, Appl. Phys. Lett., vol. 43, 1983, s. 977, og US-patent nr. 4.521.286). En rekke hule katodeanordninger ble utviklet der dette prinsippet ble benyttet. Det som skiller hule katodesystemer, er hovedsakelig anordningen av elektroder, tilstrømning av virkende gasser, osv. Det hule katodeprin-sipp kan benyttes til forbedring av den plasmakjemiske fordampningsprosessering i en planparallelloppstilling av prosesserte plane substrater som er ved katodepotensialet (Europeisk patent 0.478.984 Al). En hul sylindrisk RF-katode ble brukt i den plasmakjemiske fordampningen (Tsjekkisk patent 246,982/PV 4407-85), og for påsprutning av katoden, og avsetning av filmer på innsiden av hule substrater og rør (tsjekkisk patentsøknad PV3925-90). I RF-genererte hule katoder utgjør RF-plasmaet i seg selv anoden (en virtuell anode) som er i kontakt med en virkelig motelektrode i forbindelse med RF-generatoren (Bardo et al., J. Non Cryst. Solids 97/98, 281, 1987). Den mangfoldige, hule, sylindriske RF-katoden (19 rør til sammen) med lukkede bunndeler i et multi-spisst magnetfelt har vært brukt som en effektiv, 175 mm diameter ionestrålekilde, se C. Lejeune et al., Vacuum 36, 837 (1985) og i Fransk patentsøknad nr. 85 06 492 (1985). Den mangfoldige hule RF-katoden (5 hull) i en lineær distribusjon ble rapportert av A.M. Barklund et al., J. Vac. Sei. Technol. A9, 1055 (1991), (se også tsjekkisk patent nr. 246.982). Den lineære oppstillingen av 64 likestrøms- eller vekselstrømsdrevne hule sylindriske katoder i et aksielt magnetisk felt som leverer en omtrent 40 cm lang distribuert utladning, er nylig rapportert av A. Belkind et al., ICMCTF'94, poster session, San Diego 1994 (vil komme i Proceedings in Surface Coat. Techn. (1994)). I dette arbeidet ble et aksielt magnetfelt på 0,025 Tesla brukt til å trekke plasmaet til utsiden av den hule katoden. Virkninger av magnetiske felt med forskjellige induk-sjoner har ofte vært rapportert i hule katoder, se for eksempel gjennomgåelsen til K.H. Schoenbach, bestilt rap-port ved ICPIG 21, Bochum 1993, Proe. III, sidene 287-296. På grunn av en magnetisk begrensende effekt blir de magnetiske feltene ofte brukt til lavtrykksutladningsområder i hule katoder. De fleste systemene nevnt ovenfor bruker glødeutladninger i en hul sylindrisk katode. Ved tilstrek-kelig høy energi i et bue-område, er produksjonen av metallioner fra den hule katodeveggen nok til en selvopprettholdende utladning uten noen annen virkende gass (L. Bardo et al., Svensk patentsøknad nr. 9303426-2, Internasjonal patentsøknad PCT/SE94/00959). Et hult buekatodeområde i gass som inneholder en reaktiv komponent, kan brukes til meget rask, reaktiv avsetning av filmer basert på en forbedret produksjon av katodemetallpartikler. Denne avsetnin-gen kan til og med være raskere enn korresponderende ikke-reaktive avsetninger av en ren metallfilm (se H. Barankova et al., Proe. 10th Symp. on Plasma Processing, Electrochem.Soc. Spring Meet., San Francisco 1994, Proe. vol. 94-20,G.S. Mathad og D.W. Hess, utg. sidene 580-591). De fleste hule katodeanordninger utnytter sylindriske katoder eller små planparallelle katodeskiver med en sylindrisk anode rundt dem. Generelt er de hule katodesystemene av meget begrensede dimensjoner. Dette kan være en fordel for inn-vendig rørplasmaprosessering (H. Kawasaki et al., Mat. Sei. Engineer, A140, 682 (1991)). I likhet med filtrerte bueutladninger er det med adskilte buer produsert av små hule katoder begrensede muligheter for å øke målestokken. Lineæ re rekker av mangfoldige katoder kan ikke produsere unifor-me lineære utladninger og de er avhengig av funksjonen av hver enkelt utladning.
Sammenfatning av oppfinnelsen
Et formål med denne oppfinnelsen er derfor å imøtegå de ovenfor nevnte tidligere kjente teknikkers begrensninger og ulemper, og å tilveiebringe et apparat for generering av en lineær bueutladning for plasmaprosessering.
Ved et første aspekt ifølge den foreliggende oppfinnelsen, går denne ut på: Et apparat for generering av en lineær bueutladning for plasmaprosessering, spesielt for overflateprosessering av faste substrater, omfattende en lineær hul katode og installert i en reaktor ved gasstrykk lavere enn 5 x IO<4>Pa og drevet av en generator med vekselstrøm og/eller pulserende strøm (10), omfattende minst et par av en første elektrodeplate (1) og en andre elektrodeplate (2), plassert motsatt av hverandre med mellomrom større enn
0,4 mm, og koblet til den samme polen på generatoren som har en motpol koblet til en motelektrode (3); et magnetisk felt frembrakt av magneter (4) for utvikling av en lineær varmesone (5) på nevnte første elektrodeplate (1) og en lineær varmesone (6) på nevnte andre elektrodeplate (2), med en komponent av minst IO"<3>Tesla over spalten mellom de nevnte elektrodeplater (1, 2); et ionisert miljø (7) som inneholder en virkende gass (8) involvert mellom nevnte elektrodeplater og nevnte ioniserte miljø, som har en elektrisk kontakt med nevnte elektrodeplater der en bueutladning (9) blir generert, og med nevnte motelektrode.
Ved et andre aspekt ifølge den foreliggende oppfinnelsen, går denne ut på at elektrodeplaten er fiksert på en hovede-lektrodedel, som er sammenføyd med et justeringssystem, som muliggjør justering av både mellomrommet mellom elektrodeplatene ved tverrgående justeringselementer, og skråstilling av elektrodeplatene ved vinkeljusteringselementer. Ved et tredje aspekt ifølge den foreliggende oppfinnelsen, går denne ut på en ytre kassett som beskytter mot en lekkasje av den virkende gassen fra sidedelene av hovedelektrodekroppen og justeringssystemet, hvorved den virkende gassen blir ført gjennom en gassfordeler for optimal fordeling av den virkende gassen i spalten mellom elektrodeplatene.
Ved et fjerde aspekt ifølge den foreliggende oppfinnelsen, går denne ut på en motelektrode som er representert av en del av reaktorveggene og/eller en substratholder med substrater som skal prosesseres av bueutladningen.
Ved et femte aspekt ifølge den foreliggende oppfinnelsen, går denne ut på at posisjonene av magnetene er justert i forhold til elektrodeplatene ved hjelp av en justerer, og distribusjonen av det magnetiske feltet langs og på tvers av den elektriske platen er justert ved hjelp av magnetene og/eller ved hjelp av flere magneter.
Ved et sjette aspekt ifølge den foreliggende oppfinnelsen, går denne ut på at den første elektrodeplaten og/eller den andre elektrodeplaten er utstyrt med ytterligere et sidestykke .
Ved et syvende aspekt ifølge den foreliggende oppfinnelsen, går denne ut på at den første elektrodeplaten og den andre elektrodeplaten er fabrikkert av forskjellige materialer.
Kortfattet forklaring av tegningsfigurene
Formålene, egenskapene og fordelene ved den foreliggende oppfinnelsen vil bli tydeliggjort ved beskrivelsen av oppfinnelsen gitt sammen med de følgende figurene, der: Figur 1 er et skjematisk riss av en første utførelsesform følge den foreliggende oppfinnelsen, som viser et prinsipi-elt eksempel av et apparat for generering av en lineær bueutladning for plasmaprosessering, spesielt for overfla-te-prosessering av faste substrater; Figur 2 er et skjematisk riss av en andre utførelsesform ifølge den foreliggende oppfinnelsen, som viser et eksempel av et apparat for generering av en lineær bueutladning for plasmaprosessering, lik den vist i figur 1; Figur 3 er et skjematisk snittsbilde av en tredje utførel-sesform ifølge den foreliggende oppfinnelsen, som viser tre forskjellige oppsetts eksempler for apparatet vist i figur 1, omfattende flere par med elektrodeplater forbundet sammen til et mangfoldig system for generering av mangfoldige, lineære bueutladninger.
Detaljert beskrivelse
Med henvisning til figur 1 vil en første utførelsesform av apparatet for generering av en lineær bueutladning for plasmaprosessering ifølge den foreliggende oppfinnelsen bli beskrevet. En første elektrodeplate (1) og en andre elektrodeplate (2) er plassert mot hverandre med en avstand større enn 0,4 mm. Dette er viktig for å unngå uønsket mekanisk kontakt av de varme overflatene til elektrodeplatene i løpet av apparatets funksjon. Begge elektrodeplatene er koblet til den samme polen på generatoren (10) som leverer en vekselstrøm og/eller pulserende strøm og har en motpol koblet til en motelektrode (3). For generering av en ikke-isotermisk plasma, er elektroden installert i en reaktor ved gasstrykk under 5 x IO<4>Pa. Et magnetisk felt som har en komponent av minst 10"3 Tesla over spalten mellom elektrodeplatene, produseres av magneter (4) og blir brukt for utvikling av en lineær varmesone (5) på den første elektrodeplaten og en lineær varmesone (6) på den andre elektrodeplaten. Disse varmesonene utvikles via et bombardement i en hul katodeutladning som oppstår mellom elektrodeplatene i et ionisert miljø (7), omfattende en virkende gass (8), og med elektrisk kontakt med elektrode platene, spesielt med deres motstående overflater og med motelektroden. Dette ioniserte miljøet representerer en nødvendig initiell glødeutladning for starten av en bueutladning (9) i apparatet ifølge oppfinnelsen. Varmesonene på begge elektrodeplatene genereres ved effektnivået som er avhengig av størrelsen på elektrodeplatene, av gasstrykket, av materialet på elektrodeplatene, osv. Varmesonene genereres i utvalgte områder der en vesentlig del av ionestrømmen fokuseres ved hjelp av det magnetiske feltet. Tap av elektroner som pendler mellom de avvisende potensialer ved de motsatte platene kan også reduseres ved den magnetiske inneslutningen, som kan forårsake en forbedret lokal, ioni-sering. Varmesonene forbedrer også en termionisk elek-tronutstråling fra elektrodeplatene og muliggjør starten av den lineære bueutladningen. Bueutladningen starter ved en viss terskelenergi fra en initiell hul katodeglød uten noe ytre påtenningsverktøy. Den lineære jevnheten til bueutladningen er avhengig av en jevn temperatur langs varmesonen ved elektrodeplatene, som er avhengig av varmekonduktivite-ten til platematerialet, og den kan utbalanseres med det magnetiske feltet.
Eksempler
Med henvisning til figur 2 foreligger et skjematisk bilde av et eksempel av en foretrukket utførelsesform av apparatet som vist i figur 1, for generering av en lineær bueutladning for plasmaprosessering ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Elektrodeplatene er fiksert på hovedelektro-dens kropp (11) som er sammenføyet med et justeringssystem (12), som muliggjør justering av både mellomrommet mellom elektrodeplatene ved tverrgående justeringselementer (13), og skråstilling av elektrodeplatene ved vinkeljusteringselementer (14). Justering av mellomrommet mellom platene muliggjør optimalisering av den lineære bueutladningen (9) ved forskjellige parametre, for eksempel gasstrykk, effekt, materialet til elektrodeplatene, magnetisk induksjon, geometri av substratet, osv. Justering av vinkelposisjonen til elektrodeplatene kan kompensere for eventuelle termiske deformasjoner av elektrodeplatene pga. varmesonene. For eksempel overstiger den typiske temperaturen til Ti-elektrodeplater 1350°C. For å oppnå høye temperaturer i varmesonene, er ikke elektrodeplatene utstyrt med noen tilsiktet kjølning. Elektrodeplateavkjølningen ved varme-ledning gjennom en mekanisk kontakt med hovedelektrodekroppen er avhengig av platematerialet og dens lineære dimensjoner. Et dimensjoneringseksempel relatert til en lengde L av elektrodeplaten er: L/15 ^ vidde (høyde) ^ lengden L og L/200 ^ tykkelse er « lengden L. En ytre kassett 15 blir brukt til å hindre lekkasje av den virkende gassen fra sidedelene til både hovedelektrodekroppen og justeringssy-sternet. Avhengig av konstruksjonen og det anvendte materialet kan et eksternt kjølesystem benyttes på den ytre kas-setten, eller til hovedelektrodekroppen eller til juste-rings-systemet, eller til alle disse delene. Dersom perma-nente magneter benyttes, er det nødvendig å kjøle disse for å unngå avmagnetisering. Den virkende gassen slippes gjennom en gassfordeler (16), som gir optimal fordeling av gassen i spalten mellom elektrodeplatene. Motelektroden (3) i eksemplet vist i figur 2, er et substrat som skal prosesseres av bueutladningen. Både posisjoner og magnetisk induksjon hos magnetene påvirker varmesonenes posisjon og temperatur på elektrodeplatene, hvilket dermed påvirker vilkårene for den lineære bueutladningen. Posisjonene til magnetene er justert i forhold til elektrodeplatene av en justerer (17), og en fordeling av det magnetiske feltet er justert gjennom rett valg av induksjonsverdiene for magnetene (4) og av tilleggsmagnetene (18). Tilleggsmagneter kan "åpne" det magnetiske feltet, som dermed forbedrer ekstrak-sjonen av plasma fra spalten mellom elektrodeplatene til substratet. For å undertrykke ikke-homogenitet av parametrene til den lineære utladningen ved begge ender av elektrodeplatene, blir den første og/eller andre elektrodeplaten i tillegg utstyrt med en sidedel (19). Denne uhomogeni-teten kan også reduseres ved riktig utforming av det magnetiske feltet ved begge ender av elektrodeplatene.
Med henvisning til figur 3 vil en utførelsesform ifølge den foreliggende oppfinnelsen av oppfinnelsen vist i figur 1 for generering av en lineær bueutladning for plasmaprosessering, bli forklart i tre forskjellige eksempler av opp-stillinger for flere par av elektrodeplater, satt sammen til et mangfoldig system for generering av en mangfoldig lineær bueutladning.
Figur 3(a) beskriver et skjematisk snitt gjennom tre par av elektrodeplater 1 og 2, oppstilt ved siden av hverandre i uavhengige magnetiske felt, produsert av magnetene (4) og av tilleggsmagnetene (18). Det ioniserte miljøet (5), for eksempel et RF-plasma, er delt av hvert par av elektrodeplater. Motelektroden (3), for eksempel det prosesserte substratet, er også felles for alle tre systemer, noe som tillater en økning av prosesseringshastigheten. Den virkende gassen (8) kan være identisk for alle tre systemer, likevel kan forskjellige gasser brukes i hvert spesielle system. Da kan de lineære varmesoner 5 og 6 korresponderende til henholdsvis elektrodeplatene 1 og 2, oppvise både forskjellig utforming og temperatur i de forskjellige
delene av det samme systemet. Dette forårsaker forskjellige egenskaper ved bueutladningen (9) generert i de forskjellige systemene, hvilket kan være ønskelig for utvalgte appli-kasjoner. Dessuten kan individuelle par av elektrodeplater bli drevet i forhold til hverandre ved å variere den elektriske polariseringen. I dette tilfellet vil både geometri-en og plasmaparametrene til de forskjellige lineære bueutladninger (9) bli påvirket.
Figur 3(b) beskriver et skjematisk snitt gjennom tre par av elektrodeplater (1 og 2), oppstilt ved siden av hverandre som vist i figur 3(a), dog med den andre elektrodeplaten av et foregående par av elektrodeplater identisk med den første elektrodeplaten i det påfølgende par med plater. I denne oppstillingen er det magnetiske feltet produsert av magnetene (4) felles for alle systemene. Parametrene til varmesonene (5 og 6) på individuelle elektrodeplater som er felles for sammengrensende systemer, er forskjellig fra de som er på de ytre sidene av oppsettet. En forhøyet temperatur for lineære varmesoner i indre plater, kan fordelaktig utnyttes i forbindelse med materialer med høy smeltetemperatur i et system med forskjellige materialer i elektrodeplatene.
Figur 3(c) beskriver et skjematisk bilde av to par elektrodeplater oppstilt i en hovedelektrodekropp (11). I denne oppstillingen er spalten mellom den første elektrodeplaten (I) og den andre elektrodeplaten (2) stengt ved undersiden, og den virkende gassen (8) er introdusert gjennom spalten fra det ioniserte miljøet (7). I dette tilfellet kan elektrodeplatene bli formet til hule bueutladnings-mål, for eksempel en sylindrisk eller "veddeløpsbane"-form, og den kan installeres med en geometri lik den for plane magnetro-ner. Den virkende gassen kan også introduseres fra undersiden gjennom kanaler installert i hovedelektrodekroppen
(II) .
Apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelsen muliggjør en kontinuerlig matning av materialet forbrukt fra elektrodeplatene for plasmaprosessering gjennom endringer i relativ posisjon av elektrodeplatene relativt til posisjonen til lineære varmesoner og de motelektrodene.
En lineær bueutladning ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan også genereres av likestrøm i stedet for vekselstrøm. Likestrømgenerering kan dog være av begrenset nytte dersom dielektriske filmer deponeres. Ved likestrømsgenerering må den korresponderende anoden oppstilles nær katoden. Ved høyfrekvent vekselstrømgenerering vil høyfrekvensplasmaet selv virke som anode.
En lineær bueutladning ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan også genereres ved gasstrykk større enn 5 x IO<4>Pa. Ved høye trykk er dog plasmaprosesseringen begrenset av svært korte midlere frie baner til ioner og elektroner, og opp rettholdelsen av en uniform lineær bueutladning er mer komplisert.
I et apparat ifølge den foreliggende oppfinnelsen, kan en høy overflatetemperatur av lineære varmesoner ved elektrodeplatene brukt for opprettholdelsen av den lineære bueutladningen, tillate bueområder med en redusert formasjon av mikrodråper fra katodematerialet i deponerte filmer.
I et apparat ifølge den foreliggende oppfinnelsen, kan elektrodeplatene seksjoneres, eller utformes til ulike ikke-plane profiler. Individuelle plater kan også bestå av ulike materialer.
Apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan også brukes for plasmaprosessering i et vanlig, hult katodeområ-de uten den lineære bueutladningen.

Claims (7)

1. Apparat for generering av en lineær bueutladning for plasmaprosessering, spesielt for overflateprosessering av faste substrater, omfattende en lineær hul katode og installert i en reaktor ved gasstrykk lavere enn 5 x IO<4>Pa og drevet av en generator med vekselstrøm og/eller pulserende strøm (10), karakterisert ved• minst et par av en første elektrodeplate (1) og en andre elektrodeplate (2), plassert motsatt av hverandre med mellomrom større enn 0,4 mm, og koblet til den samme polen på generatoren som har en motpol koblet til en motelektrode (3) ; • et magnetisk felt frembrakt av magneter (4) for utvikling av en lineær varmesone (5) på nevnte første elektrodeplate (1) og en lineær varmesone (6) på nevnte andre elektrodeplate (2), med en komponent av minst 10~<3>Tesla over spalten mellom de nevnte elektrodeplater (1, 2) ; • et ionisert miljø (7) som inneholder en virkende gass (8) involvert mellom nevnte elektrodeplater og nevnte ioniserte miljø, som har en elektrisk kontakt med nevnte elektrodeplater der en bueutladning (9) blir generert, og med nevnte motelektrode.
2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat nevnte elektrodeplater er fiksert på en hovedelektrodekropp (11), sammenføyd med et justeringssystem (12) som muliggjør både justering av mellomrommet mellom nevnte elektrodeplater ved tverrgående justeringselementer (13), og skråstilling av nevnte elektrodeplater ved vinkeljusteringselementer (14).
3. Apparat ifølge ethvert av de foregående krav,karakterisert veden ytre kassett (15) som beskytter mot en lekkasje av nevnte virkende gass fra sidedelene av nevnte hovedelektrodekropp og nevnte justeringssystem, hvorved den nevnte virkende gassen blir ført gjennom en gass-strømfordeler (16) for optimal fordeling av nevnte virkende gass i spalten mellom de nevnte elektrodeplatene .
4. Apparat ifølge ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat den nevnte motelektrode er representert av en del av en reaktorkammervegg og/eller av en substratholder med substrater som skal prosesseres av nevnte bueutladninger.
5. Apparat ifølge ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat posisjonene av nevnte magneter blir justert i forhold til nevnte elektrodeplater av en justerer (17), og distribusjonen av et magnetisk felt langs og på tvers av nevnte elektrodeplater blir justert av nevnte magneter og/eller ved hjelp av flere magneter (18).
6. Apparat ifølge ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat nevnte første elektrodeplate og/eller nevnte andre elektrodeplate er utstyrt med et ytterligere sidestykke (19).
7. Apparat ifølge ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat nevnte elektrodeplate og nevnte andre elektrodeplate er fabrikkert av forskjellige materialer.
NO972280A 1994-11-18 1997-05-20 Lineær bueutladning ved plasmaprosessering NO309920B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9403988A SE9403988L (sv) 1994-11-18 1994-11-18 Apparat för alstring av linjär ljusbågsurladdning för plasmabearbetning
PCT/SE1995/001248 WO1996016531A1 (en) 1994-11-18 1995-10-20 An apparatus for generation of a linear arc discharge for plasma processing

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO972280D0 NO972280D0 (no) 1997-05-20
NO972280L NO972280L (no) 1997-07-10
NO309920B1 true NO309920B1 (no) 2001-04-17

Family

ID=20396028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO972280A NO309920B1 (no) 1994-11-18 1997-05-20 Lineær bueutladning ved plasmaprosessering

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5908602A (no)
EP (1) EP0792572B1 (no)
JP (1) JP3652702B2 (no)
KR (1) KR100333800B1 (no)
AT (1) ATE182738T1 (no)
AU (1) AU688996B2 (no)
CA (1) CA2205576C (no)
DE (1) DE69511103T2 (no)
DK (1) DK0792572T3 (no)
ES (1) ES2138755T3 (no)
NO (1) NO309920B1 (no)
SE (1) SE9403988L (no)
WO (1) WO1996016531A1 (no)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19722624C2 (de) * 1997-05-30 2001-08-09 Je Plasmaconsult Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Niedertemperatur-Plasmajets
SE511139C2 (sv) 1997-11-20 1999-08-09 Hana Barankova Plasmabearbetningsapparat med vridbara magneter
SE516336C2 (sv) * 1999-04-28 2001-12-17 Hana Barankova Apparat för plasmabehandling av ytor
US7091605B2 (en) * 2001-09-21 2006-08-15 Eastman Kodak Company Highly moisture-sensitive electronic device element and method for fabrication
US6444945B1 (en) 2001-03-28 2002-09-03 Cp Films, Inc. Bipolar plasma source, plasma sheet source, and effusion cell utilizing a bipolar plasma source
US6764658B2 (en) * 2002-01-08 2004-07-20 Wisconsin Alumni Research Foundation Plasma generator
US20030168009A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Denes Ferencz S. Plasma processing within low-dimension cavities
WO2004021748A1 (ja) * 2002-08-30 2004-03-11 Sekisui Chemical Co., Ltd. プラズマ処理装置
WO2004027825A2 (en) * 2002-09-19 2004-04-01 Applied Process Technologies, Inc. Beam plasma source
US7411352B2 (en) * 2002-09-19 2008-08-12 Applied Process Technologies, Inc. Dual plasma beam sources and method
JP3933035B2 (ja) * 2002-11-06 2007-06-20 富士ゼロックス株式会社 カーボンナノチューブの製造装置および製造方法
US7038389B2 (en) * 2003-05-02 2006-05-02 Applied Process Technologies, Inc. Magnetron plasma source
US8038858B1 (en) 2004-04-28 2011-10-18 Alameda Applied Sciences Corp Coaxial plasma arc vapor deposition apparatus and method
US7867366B1 (en) 2004-04-28 2011-01-11 Alameda Applied Sciences Corp. Coaxial plasma arc vapor deposition apparatus and method
DE102004043967B4 (de) * 2004-09-11 2010-01-07 Roth & Rau Ag Anordnung und Verfahren zur Plasmabehandlung eines Substrates
FR2912864B1 (fr) * 2007-02-15 2009-07-31 H E F Soc Par Actions Simplifi Dispositif pour generer un plasma froid dans une enceinte sous vide et utilisation du dispositif pour des traitements thermochimiques
KR101468077B1 (ko) * 2007-07-19 2014-12-05 엘아이지에이디피 주식회사 상압 플라즈마 처리장치
CA2765337C (en) 2008-06-13 2016-05-17 Fablab Inc. A system and method for fabricating macroscopic objects, and nano-assembled objects obtained therewith
EA030379B1 (ru) * 2008-08-04 2018-07-31 Эй-Джи-Си Флет Гласс Норт Эмерике, Инк. Способ нанесения тонкопленочных покрытий с использованием плазменно-химического осаждения из газовой фазы (варианты)
WO2011156876A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Mahle Metal Leve S/A Plasma processing device
DE112010005668T5 (de) * 2010-06-18 2013-05-02 Mahle International Gmbh Plasma-Verarbeitungsvorrichtung
US8697198B2 (en) * 2011-03-31 2014-04-15 Veeco Ald Inc. Magnetic field assisted deposition
US9508532B2 (en) 2013-03-13 2016-11-29 Bb Plasma Design Ab Magnetron plasma apparatus
BR112017011612A2 (pt) 2014-12-05 2018-01-16 Agc Glass Europe, S.A fonte de plasma de cátodo oco
JP6508746B2 (ja) 2014-12-05 2019-05-08 エージーシー フラット グラス ノース アメリカ,インコーポレイテッドAgc Flat Glass North America,Inc. マクロ粒子低減コーティングを利用したプラズマ源ならびにマクロ粒子低減コーティングを用いたプラズマ源を薄膜コーティングおよび表面改質に使用する方法
US9721764B2 (en) 2015-11-16 2017-08-01 Agc Flat Glass North America, Inc. Method of producing plasma by multiple-phase alternating or pulsed electrical current
US9721765B2 (en) 2015-11-16 2017-08-01 Agc Flat Glass North America, Inc. Plasma device driven by multiple-phase alternating or pulsed electrical current
US10242846B2 (en) 2015-12-18 2019-03-26 Agc Flat Glass North America, Inc. Hollow cathode ion source
US10573499B2 (en) 2015-12-18 2020-02-25 Agc Flat Glass North America, Inc. Method of extracting and accelerating ions
RU168090U1 (ru) * 2016-06-06 2017-01-18 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" АО "НИИ ОЭП" Плазменный источник светового излучения
RU168022U1 (ru) * 2016-06-15 2017-01-17 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" АО "НИИ ОЭП" Плазменный источник светового излучения
WO2019030804A1 (ja) * 2017-08-07 2019-02-14 春日電機株式会社 表面改質装置
KR102216854B1 (ko) * 2019-09-30 2021-02-17 포항공과대학교 산학협력단 마이크로파 플라즈마를 이용한 아크 방전장치 및 아크 방전방법
FR3115180B1 (fr) * 2020-10-14 2022-11-04 Peter Choi Appareil de génération de plasma

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3562141A (en) * 1968-02-23 1971-02-09 John R Morley Vacuum vapor deposition utilizing low voltage electron beam
US4521286A (en) * 1983-03-09 1985-06-04 Unisearch Limited Hollow cathode sputter etcher
FR2581244B1 (fr) * 1985-04-29 1987-07-10 Centre Nat Rech Scient Source d'ions du type triode a une seule chambre d'ionisation a excitation haute frequence et a confinement magnetique du type multipolaire
CS246982B1 (en) * 1985-06-17 1986-11-13 Ladislav Bardos Method and apparatus for producing chemically active environment for plasma chemical reactions namely for deposition of thin layers
DE3606959A1 (de) * 1986-03-04 1987-09-10 Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur plasmabehandlung von substraten in einer durch hochfrequenz angeregten plasmaentladung
DE3774098D1 (de) * 1986-12-29 1991-11-28 Sumitomo Metal Ind Plasmageraet.
NL8701530A (nl) * 1987-06-30 1989-01-16 Stichting Fund Ond Material Werkwijze voor het behandelen van oppervlakken van substraten met behulp van een plasma en reactor voor het uitvoeren van die werkwijze.
US5185132A (en) * 1989-12-07 1993-02-09 Research Development Corporation Of Japan Atomspheric plasma reaction method and apparatus therefor
US5133986A (en) * 1990-10-05 1992-07-28 International Business Machines Corporation Plasma enhanced chemical vapor processing system using hollow cathode effect
US5279723A (en) * 1992-07-30 1994-01-18 As Represented By The United States Department Of Energy Filtered cathodic arc source
DE4235953C2 (de) * 1992-10-23 1998-07-02 Fraunhofer Ges Forschung Sputterquelle mit einer linearen Hohlkathode zum reaktiven Beschichten von Substraten
SE501888C2 (sv) * 1993-10-18 1995-06-12 Ladislav Bardos En metod och en apparat för generering av en urladdning i egna ångor från en radiofrekvenselektrod för kontinuerlig självförstoftning av elektroden

Also Published As

Publication number Publication date
JP3652702B2 (ja) 2005-05-25
US5908602A (en) 1999-06-01
EP0792572B1 (en) 1999-07-28
SE503141C2 (sv) 1996-04-01
DK0792572T3 (da) 2000-03-13
NO972280L (no) 1997-07-10
DE69511103T2 (de) 2000-04-13
NO972280D0 (no) 1997-05-20
ES2138755T3 (es) 2000-01-16
WO1996016531A1 (en) 1996-05-30
KR100333800B1 (ko) 2002-11-27
AU3942095A (en) 1996-06-17
SE9403988L (sv) 1996-04-01
DE69511103D1 (de) 1999-09-02
AU688996B2 (en) 1998-03-19
CA2205576A1 (en) 1996-05-30
CA2205576C (en) 2005-09-20
EP0792572A1 (en) 1997-09-03
JPH10509833A (ja) 1998-09-22
SE9403988D0 (sv) 1994-11-18
ATE182738T1 (de) 1999-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO309920B1 (no) Lineær bueutladning ved plasmaprosessering
US5656141A (en) Apparatus for coating substrates
RU2472869C2 (ru) Установка вакуумной обработки и способ вакуумной обработки
US6570172B2 (en) Magnetron negative ion sputter source
Gudmundsson et al. High power impulse magnetron sputtering discharge
US3562141A (en) Vacuum vapor deposition utilizing low voltage electron beam
JP3846970B2 (ja) イオン化スパッタリング装置
US9941102B2 (en) Apparatus for processing work piece by pulsed electric discharges in solid-gas plasma
EP3711078B1 (en) Linearized energetic radio-frequency plasma ion source
US9812299B2 (en) Apparatus and method for pretreating and coating bodies
NO313918B1 (no) FremgangsmÕte og apparat for generering av en utladning i damp i en radiofrekvenselektrode
JPH02285072A (ja) 加工物表面のコーティング方法及びその加工物
KR101267459B1 (ko) 플라즈마 이온주입 장치 및 방법
Vetter et al. Advances in cathodic arc technology using electrons extracted from the vacuum arc
JP2010065240A (ja) スパッタ装置
US5662741A (en) Process for the ionization of thermally generated material vapors and a device for conducting the process
US3492215A (en) Sputtering of material simultaneously evaporated onto the target
RU2311492C1 (ru) Устройство для высокоскоростного магнетронного распыления
JPH04235276A (ja) 基板をコーティングするための装置
US6302056B1 (en) Device for coating substrates with a material vapor in negative pressure or vacuum
Kusano et al. Ion energy distribution in ionized dc sputtering measured by an energy-resolved mass spectrometer
JP2013060649A (ja) イオンプレーティング装置および方法
Chayahara et al. Metal plasma source for PBII using arc-like discharge with hot cathode
CN102833936A (zh) 一种大气压直流弧放电等离子体发生装置
JPS63282257A (ja) イオンプレ−ティング装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees