[发明专利]用于等离子体处理设备的等离子体增强器

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于等离子体处理设备的等离子体增强器，尤其是使用在按权利要求15所述的真空涂装设备，或者用于按权利要求18所述的真空处理方法中。

背景技术

已知有热阴极或冷阴极，其中通过在阴极，例如螺旋丝极或具有高的负电位的尖端，和阳极之间加上电压，从而在真空涂装设备的处理腔里将电子提取出来，以便在那里提高载荷子的密度。这种电子源或离子源都设有固有的供电源。阴极通常只是通过遮板与等离子体处理设备的处理腔相连，以便例如避免由于等离子体处理过程产生的反应气体或其它负面影响对阴极造成的负载。不利之处在于，一方面在涂覆腔之外产生电子，并因此必需有另外的装置将这些电子尽可能无损失地转送到处理腔里，另一方面会由于附带地需要的供电源和复杂的结构型式，而出于经济原因只设有少量的这样的电子源或离子源。也就是说大多数在等离子体处理设备上只设置一个这样的离子源。

已知用于DLC层的沉积，也就是具有高比例sp³碳键的层，例如在WO 01/79585中所描述的那样，它在基底上使用了中频激励，以便通过所产生的辉光放电产生涂层沉积。辉光放电在这些构件和设备壁之间，借助于DC(直流的)或借助于单极的或双极的脉冲的基底偏置(Substratbias)在通常的磁控管溅射沉积的压力范围里产生。

将所要涂覆的构件主动纳入此过程中。可实现的沉积率因此还可以很大程度上由在涂装设备里用于工件涂覆的装置的几何形状来确定，这引起了沉积率的强烈波动。因此可能产生以下情况：对于较小活性的装置来说产生弱的离子化。这导致沉积率变小并因此使生产率降低。

在已知的等离子体处理设备中，将工件固定在基底载体上，例如一种转盘机构的形式并在涂覆源旁移动经过。为此的示例为2重旋转的装置，没有在20-80mm范围里的几何间距，因此并不产生可控的等离子体空心阴极。典型的问题是，对平板结构和扁平零件的涂覆，这些结构和零件只产生小的等离子体流。

通过提高反应气体流动来提高碳的提供，这通常通过真空泵系统的抽吸功率只是在有限程度下才有可能，这是因为离开最佳的过程窗口就使涂层质量变差。

发明内容

本发明的任务是提出一种等离子体增强器，它不需要复杂的附加措施就可以被集成地装入到等离子体处理腔里，或直接装在转盘机构上，或者甚至装到工件支架里。

此任务通过在权利要求1的特征部分里所述的按照本发明的特征来解决，其中等离子体增强器可以通过偏置源(Biasversorgung)将电信号施加到工件上。

由传统的等离子体过程得知：取决过程压力和所加的电压，通过特定的几何形状布置可以由于所谓的空心阴极效应而产生一种或多种副等离子体(Nebenplasma)。这种具有虽然限定在局部，但很高的等离子体密度的副等离子体，由于不同的效应，如单个基底的过热、等离子体波动、在气相时的石墨化和其它效应而对所计划的等离子体过程产生干扰，因此在所有通常的等离子体CVD方法(化学气相沉积方法)中都采取预防措施，用以避免这种副等离子体。

令人惊奇地，通过一种按照本发明所构造的装置成功地实现应用空心阴极效应，而对过程工艺或涂层质量并没有有害影响，这通过一种具有取决于过程参数的可以由经验确定的几何形状的等离子体增强器来实现，因此可以使等离子体密度稳定地升高，并使沉积率明显提高。

按照本发明的用于对辉光放电等离子体进行增强和/或点火的装置，包括由导电材料制成的至少一个空心体，其中空心体的空腔这样构造，使得在将电信号施加到空心体上时，至少在特定压力范围和电压范围内，满足了在空心体内部进行放电点火的几何条件。空心体还包括至少一个开口，通过该开口，载荷子可以流出到装置的周围里，以便在那里能够使等离子体点火和运行，或者增强在那里所存在的等离子体。

此时这样选择几何形状，从而可以使过程温度保持较低，以便不影响到工件的性能。对于基本上包括至少一个空腔的等离子体增强器的几何形状来说，起决定作用的是空腔的内部尺寸或特征几何参数，其表现为包围着空腔的相同电位表面的平均间距的特征值。例如对于压力范围从1×10^-3mbar至5×10^-2mbar，优选为4×10^-3mbar至2×10^-2mbar，平均间距从20至200mm，优选为60至100mm业已证实为适合的。