制造经处理表面的方法和真空等离子体源技术

当借助于阳极（９）与阴极（７）之间的真空等离子体放电处理工件或基底表面并由此由于这种处理固体（１９）在阳极表面（２１）上形成并沉积时，该固体的ＤＣ比阻抗高于阳极材料的ＤＣ比阻抗，至少部分阳极表面通过在那里建立屏蔽等离子体（２５）而屏蔽于这种沉积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造经处理表面的方法和真空等离子体源定义 在谈及DC等离子体放电时，我们理解是由电信号供电的等离子体放电，其频谱 包含DC分量。所述DC分量对于所述信号是重要的，因为它不消失并且如果考虑的所述信 号是电压，则其值为至少10V，和如果考虑的信号是电流，则其值为至少10A。所述定义不同 于频域中的信号因素。如果在时域中所述信号是例如脉动，那么这种脉动由所述DC分量相 对于零值而抵消。 在谈及DC比阻抗(specific DC impedance)时，我们理解是就只有DC频率分量 的电信号而言材料的阻抗或其电阻率P (例如以Qm表示)。 在谈及DC阻抗时，我们理解是电阻R(例如以Q表示)。 在谈及相对于阴极的阳极时，我们理解是在包含DC频率分量的电位工作的电 极，所述电位高于第二电极(所述阴极)的这种电位，因此在由所述阳极至所述阴极的方向 产生DC电场并因此产生DC电压。 在谈及等离子体阻抗(plasma impedance)时，我们理解是在等离子体放电操作 期间在阳极体与阴极体之间存在的阻抗。 在谈及低DC电压等离子体放电时，我们理解是等离子体放电，其由包含最多 200V的DC频率分量的放电电压保持并且通过其建立至少50A的高DC放电电流。本专利技术始自只要借助于阴极与阳极之间的DC等离子体放电(由此在加工期间，在 加工空间中产生固体)涂敷基底就出现的问题。如果这种固体的DC比阻抗高于阳极表面的金属的DC比阻抗，那么这种固体在阳 极表面上的沉积对经过这种表面的电流导致DC阻抗增大。该DC阻抗显著地促成DC等离子体放电阻抗。由于这种沉积，其随时间的变化导 致等离子体放电特性相应随时间变化。等离子体放电特性随时间的变化降低所述表面处理的重复性。另外，如果这种随 时间的变化沿阳极表面以不均勻的方式出现，则沿着借助于等离子体放电而将被处理的表 面的范围这可能会对所考虑的表面处理的均勻性具有负面的影响。由于所述沉积，DC阻抗增大的影响变得越突出，就越小于等离子体放电DC阻抗。 小等离子体放电DC阻抗特别在低DC电压等离子体放电中会遇到，如例如在阴极电弧放电 或借助于电子发射体阴极(例如借助于热丝阴极)产生的等离子体放电中。尽管事实上关于固体沉积的所述问题主要是在操作相应的物理气相沉积PVD或 等离子体增强化学气相沉积PECVD方法时遇到，但当进行DC等离子体增强的表面反应性蚀 刻时也可能会出现所述问题。例如根据W0 2006 099758以100A的放电电流进行阴极电弧放电操作时，根据真 空容器内的气体或气体混合物的压力，这种气体或气体混合物的类型以及蒸发的阴极的材 料，产生20V至40V的放电电压。因此在操作期间加热阳极可以容易地导致放电电压加倍。 在实践中，按如下的方式抵消由这种阳极加热产生的等离子体放电特性的不稳定性在阳 极电位操作真空容器的壁，从而形成导致减小的电流密度并由此导致减少的加热的大阳极5表面，或者用高导热性金属例如铜构造阳极并且通过液体冷却介质(例如通过水)对阳极 进行有效的冷却。US 5 518 597涉及借助于阴极电弧蒸发用氧化物涂覆基底。通过把阳极提供为被 加热到超过800°C的温度的棒或丝的装置应对由相应的固体_氧化物_在阳极表面上的沉 积产生的问题。根据US 5 103 766，以两个电极操作阴极电弧放电，两个电极的每个电极交替地 操作作为阴极和作为阳极。根据US 5 518 597的方法需要对阳极表面进行充分的加热。这在不同的方面是 不利的所述对阳极表面的加热与向所述加工应用附加的热能一致，当待处理的表面是温 度敏感性的时这是有问题的。此外，由于作用于阳极表面的高温，阳极表面以相当高的速度 (例如通过氧化)被消耗。因此，在这种条件下操作的阳极要频繁更换。更进一步地，阳极 表面可能很难被均勻地加热，必须等候相对长的时间段直到沿这一表面达成至少足够的温 度分布均勻性。这种相对长的时间段(其间没有达成热平衡)对加工的总效率有负面的影 响。沿阳极表面不均勻的温度分布对沿待处理的表面的处理的均勻性具有进一步的负面影 响。根据US 5 103 766的方法的缺点是，暂时作为阳极表面操作的电极表面的污染 速度以及因此所述电极可以作为阳极连续操作的最大时间段高度依赖于加工空间中存在 的反应性气体的分压，如依赖于氧气分压，以及依赖于阴极表面的磁场，特别是依赖于电弧 电流。因此，阳极到阴极切换频率依赖于高度重要的工艺参数，即依赖于反应性气体及其分 压以及依赖于电弧电流。这使总的工艺控制变得很关键。进一步地，所述两个电极(两个 电极均设想作为阴极操作并因此都是要被蒸发的材料)中在同一时刻只有一个作为阴极 操作。这导致的事实是，整个过程仅以安置的源蒸发能力的50%操作。本专利技术的一个目的是提供经处理的表面的制造方法和真空等离子体源，通过其用 于经过放电电流的初始阳极表面DC阻抗基本上被保持，而且(如果重要的话)其随时间的 变化在开始加工之后迅速消失。根据本专利技术这样的目的在以下的一般方面得以解决a)通过制造经处理的表面的方法，其包括提供在真空容器(vacuumrecipient)内 的加工空间、在其中的阴极和具有金属阳极表面的阳极，所述金属建立第一 DC比阻抗 (specific DC impedance) 0在所述加工空间中建立处于所需压力或相应地处于所需分 压的气体或气体混合物的气氛。通过在阳极与阴极之间施加供电信号(electric supply signal)在加工空间中产生等离子体放电(plasma discharge)，所述供电信号包含DC谱 分量(spectral component)，如"定义"之下所描述的。借助于等离子体放电对待处理 的表面进行处理。由此在加工空间中产生具有第二 DC比电阻抗(specific electric DC impedance)的固体，所述第二 DC比电阻抗高于所述第一 DC比阻抗。建立屏蔽所述固体的 所述阳极表面的至少一个区域。这是通过在该区域上产生明确的屏蔽等离子体(distinct shielding plasma)完成的，所述屏蔽等离子体的范围基本上限于此区域。在操作当中，根据本专利技术产生的所述屏蔽等离子体作为与其周围不同的明亮发光 体积(bright glowing volume)通常是可见的。非常意外的是，通过在阳极表面的选定的区域上产生所述等离子体，有效地屏蔽 了这些区域免受固体沉积的污染。因此，这些表面区域在加工期间保持为阳极金属，由此在 整个表面处理期间确保了非常低且不随时间而变化的放电电流DC阻抗。即使在操作期间， 邻近和远离将要被屏蔽的选定区域的阳极表面区域由于具有高DC比阻抗的固体而变得电 隔离，但是通过所述屏蔽等离子体并且在所述阳极表面的所述选定区域建立起低DC电阻 旁路(bypass)，其将从加工的一开始就接收放电电流。因此用于表面处理的等离子体放电 的特性保持稳定。bl)在操作本专利技术一般方面a)的方法的一种模式中，通过将所述至少一个要屏蔽的 区域定制(tailoring)为阳极表面中的凹槽(cavity)的表面区域来产生屏蔽等离子体，这 种凹槽具有暴露于所述加工空间的开口。通过相应地把凹槽的尺寸设定为配合于所应用 的主导加工参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造经处理表面的方法，包括.提供在真空容器内的加工空间、在其中的具有金属阳极表面的阳极和阴极，所述金属具有第一ＤＣ比阻抗；.在所述加工空间中建立处于所需压力或处于所需分压的气体或气体混合物的气氛；.通过在所述阳极与所述阴极之间施加包含ＤＣ分量的供电信号，在所述加工空间中产生等离子体放电；.借助于所述等离子体放电处理表面，由此在所述加工空间中产生具有第二ＤＣ比电阻抗的固体，所述第二ＤＣ比电阻抗高于所述第一ＤＣ比阻抗；其特征在于，通过在所述阳极表面的至少一个区域上产生明确的屏蔽等离子体使所述至少一个区域屏蔽所述固体，所述明确的屏蔽等离子体的范围基本上限于所述至少一个区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：J拉姆，B韦德里格，D库拉波夫，
申请(专利权)人：欧瑞康贸易股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]