(57)【要約】本発明は、工作物をプラズマ処理および／またはコーティングするためのデバイスに関する。前記デバイスは、真空排気可能なチャンバ（２）と、チャンバ（２）内に回転可能に装着されている処理対象の工作物用の保持装置（３）と、プラズマ源（４）とを備える。本発明の目的は、デバイスのサイズと比較した場合、比較的大型の工作物を処理することができるデバイスを提供することである。本発明は、プラズマ源（４）がチャンバ（２）内に配置されることを特徴とする。この目的のために、プラズマ源（４）の少なくとも１つのカソード（５）および少なくとも１つのアノード（６）が、チャンバ（２）内の頂部または底部（７，８）のところに位置する。
2008536012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気することができるチャンバ（２）と、前記チャンバ（２）内に回転可能に装着されている処理対象の工作物の保持装置（３）と、プラズマ源（４）とを備える、前記工作物をプラズマおよび／またはコーティング処理するためのデバイスであって、
前記プラズマ源（４）が前記チャンバ（２）内に設置され、前記プラズマ源（４）の少なくとも１つのカソード（５）および少なくとも１つのアノード（６）が、チャンバ（２）内の上部または下部（７，８）上に装着されることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記カソード（５）および前記アノード（６）が、カソード（５）とアノード（６）の間に発生した電子ビーム（９）が前記保持装置（３）の回転軸に平行に延びるように前記チャンバ（２）内に装着されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
保持装置（３）と電子ビーム（９）の間の距離が、チャンバ壁部（２３）と電子ビーム（９）の間の距離より短いことを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
保持装置（３）と電子ビーム（９）の間の距離が、２０ｃｍ、好適には１０ｃｍより短いことを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記カソード（５）および前記アノード（６）を、カソード（５）とアノード（６）の間に形成される前記電子ビーム（９）が、前記保持装置（３）の回転軸を横切って延びるように、前記チャンバ（２）内に設置することができることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
アノード（６）と保持装置（３）の間の距離が、０．５ｃｍ〜３．５ｃｍ、好適には１．５ｃｍ〜２．５ｃｍであることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
カソード（５）と保持装置（３）の間の距離が、１．０ｃｍ〜７．５ｃｍ、好適には１．５ｃｍ〜５．５ｃｍであることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記カソード（５）および前記アノード（６）が、共通の電流源（１２）に接続し、好適には高速回路遮断器の形をしていることが好ましい電流遮断器（１５）が、一方では前記カソード（５）および他方では前記電流源（１２）の間に設置されることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記電流源（１２）が、直流源であることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記保持装置（３）が電流源（１３）に接続していて、前記電流源（１３）の負極（１９）が前記保持装置（３）に隣接し、電圧および／または電流計（１４）が前記保持装置（３）と前記電流源（１３）の間に設置されることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記電圧および／または電流計（１４）が、カソード・アノード回路の電流遮断器（１５）と接続（１６）していることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記電圧および／または電流計（１４）により前記保持装置（３）内の電圧および／また
は電流の変動を測定し、カソード・アノード回路をオフにするための前記カソード・アノード回路の前記電流遮断器（１５）に前記測定値に対応する信号を送る電子制御モジュールを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記電子制御モジュールが、５０マイクロ秒、好適には２０マイクロ秒より短い応答時間を有することを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記プラズマ源（４）が、熱または冷陰極源であることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記チャンバ壁部（２３）上に位置する少なくとも１つの蒸発装置源（１０）を特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１６】
蒸発装置源（１０）と保持装置（３）の間の距離が、保持装置（３）とチャンバ壁部（２３）の間の距離に実質的に等しいことを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１７】
真空排気することができるチャンバ（２）内に回転可能に装着されている処理対象の工作物用の保持装置（３）を備える真空排気することができる前記チャンバ（２）内で工作物をプラズマおよび／またはコーティング処理するための方法であって、チャンバ（２）内に設置されていて、プラズマ源（４）を形成するカソード・アノード装置が、カソード（５）とアノード（６）の間に電子ビーム（９）を発生し、電流源（１３）の負極（１９）に接続している保持装置（３）と前記電流源（１３）の間に電圧および／または電流電位が検出された場合、直ちに前記カソード・アノード回路がオフになることを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記プラズマ源（４）が、高圧放電により点火されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
短期間に前記チャンバの圧力を増大している間に、前記プラズマ源（４）が点火されることを特徴とする請求項１７または１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記保持装置（３）に接続している前記電流源（１３）が、前記プラズマ源（４）の点火中にオフになることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
帯電粒子衝突による前記工作物のプラズマ処理が、第１のステップ中に行われ、前記チャンバ壁部（２３）上に位置する少なくとも１つの蒸発装置源（１０）による前記工作物のコーティングが、第２のステップ中に行われ、イオン、好適にはアルゴン・イオンが、帯電粒子として使用されることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空排気することができるチャンバと、チャンバ内に回転可能に装着されている処理対象の工作物用の保持装置と、プラズマ源とを備える、工作物をプラズマおよび／またはコーティング処理するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなデバイスは、例えば、特許文献１により周知のものである。本明細書に記載するデバイスは、真空排気することができる処理チャンバと、処理チャンバ内に設置される工作物保持装置とを備える。工作物保持装置は、処理チャンバの中心軸を中心にして回転することができ、処理対象の工作物を収容する働きをする。処理チャンバの外側では、その上面上にカソード・チャンバが設置されていて、このカソード・チャンバは処理チャンバの下面上に設置されるアノードと協働し、それにより処理チャンバの中心軸に沿って低電圧アーク放電を発生することができる。カソード・チャンバは、絶縁体により処理チャンバから分離していて、小さな開口部を有するスクリーンを介して処理チャンバと連絡している。さらに、処理チャンバのチャンバ壁へ外側からフランジで取り付けられているマグネトロン散乱源が設置されている。
【０００３】
低電圧アーク放電を発生するために、カソードが電極としての働きをするように、加熱電流供給デバイスによりカソードが加熱される。アーク放電を発生するためのもう１つの電源がカソードとアノードの間に設置されている。
【０００４】
処理対象の工作物を収容するための工作物保持装置は、好適には、工作物保持装置により収容されている工作物が、処理チャンバの中心軸を中心にして回転することができるように対称的に回転することが好ましく、一方ではアーク放電および他方では処理チャンバのチャンバ壁の間に設置されることが好ましい。好適には、処理対象の工作物が、低電圧アーク放電による電子衝撃およびイオン衝撃の両方を受けることができるように、カソード・チャンバは、カソード・チャンバが、例えばアルゴンのような作動ガスの供給を受けることができるガスの入口を有することが好ましい。処理対象の工作物に負電圧を供給することによりイオン衝撃が行われ、一方、処理対象の工作物に正電圧を供給することにより工作物に電子衝撃を与えることができる。それ故、コーティング作業の前に、電子衝撃の場合には、洗浄および加熱により、イオン衝撃の場合には、散乱エッチングにより、プラズマ源により工作物を前処理することができる。このような前処理の後で、マグネトロン散乱源による散乱により工作物をコーティングすることができる。
【０００５】
上記デバイスの欠点は、大きな工作物を処理するのに適していないことである。プラズマ源の電子ビームは、処理チャンバの中心しか通らないので、電子ビームとチャンバ壁の間に形成される環状空間だけしか工作物の実際の処理空間として使用することができない。それ故、周知のデバイスにより処理することができる工作物のサイズは、環状空間が画定する寸法に制限される。処理チャンバは、原理的には、もっと大きな工作物も収容することができるが、処理チャンバに対するプラズマ源の電子ビームの中心のみしか通らないので、このような工作物を処理することができない。
【０００６】
上記の欠点を克服するために、特許文献２は、プラズマ源を形成するカソード・アノード装置が、その側壁上の処理チャンバの外側に設置される工作物をコーティングするためのデバイスを提案している。この装置により、処理チャンバで囲まれている容積空間を、工作物の処理のためにほぼ完全に使用することができ、それにより特許文献１とは対照的に、同じサイズの処理チャンバ内でもっと大きな工作物を処理することができる。しかし
、この利点は、このようなデバイスは、より大きな幾何学的寸法を有しているという欠点により相殺される。何故なら、特許文献２によれば、カソード・アノード装置は、処理チャンバの外周にフランジで取り付けられているからである。そのためこのようなデバイスは大型になり、そのためデバイスが大きくなるばかりでなく、カソード・チャンバが外部に位置するために、散乱源を設置するための貴重な空間も狭くなる。さらに、低電圧アーク放電を処理対象の工作物から少なくとも１０ｃｍ離して設置しなければならないので、カソード・チャンバが非常に扱いにくく、また大型になるという欠点がある。それ故、特許文献１によるデバイスと比較すると、特許文献２によるデバイスのほうがより大きな工作物を処理することができるが、そうするためには、処理チャンバのサイズが同じであっても、全体がより大きなデバイスが必要になる。
【特許文献１】ヨーロッパ特許第４１３８５３Ｂ１号
【特許文献２】ヨーロッパ特許第８８６８８０Ｂ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記欠点を持たないデバイスのサイズと比較した場合、比較的大きな工作物をコーティングすることができる、工作物をプラズマおよび／またはコーティング処理するためのデバイスを提案することである。本発明は、また、工作物をプラズマおよび／またはコーティング処理するための方法も提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、真空排気することができるチャンバと、チャンバ内に回転可能に装着されている処理対象の工作物用の保持装置と、プラズマ源とを備える、工作物をプラズマおよび／またはコーティング処理するためのデバイスであって、プラズマ源の少なくとも１つのカソードおよび少なくとも１つのアノードがチャンバ内の上部または下部に装着されているプラズマ源がチャンバ内に設置されることを特徴とするデバイスにより達成することができる。
【０００９】
本発明によるデバイスは、プラズマ源を形成しているカソード・アノード装置が処理チャンバの内部に設置されることを特徴とする。当技術分野の現状において周知のものとは対照的に、処理空間の外部に大きな容積を有するカソード・チャンバが形成されていないので、このようなデバイス全体の構造はコンパクトなものになる。さらに、処理チャンバの円周領域全体をコーティング源を設置するために使用することができるという利点がある。当技術分野の現状の場合とは異なり、処理チャンバの外側にカソード・アノード装置があっても、このようなコーティング源を自由に装着することができる。
【００１０】
プラズマ源の少なくとも１つのカソードおよび少なくとも１つのアノードは、チャンバの内部の上部および下部にそれぞれ設置されている。それ故、カソードおよびアノードは、相互に対向していて、その場合、好適には、カソードは処理チャンバの天井に、アノードは処理チャンバの底部に設置することが好ましい。処理チャンバ内にできるだけ大きな効果的に使用することができる処理空間を確保するために、カソードおよびアノードを偏心状態に位置させなければならない。すなわち、処理空間の側壁上に設置しなければならない。カソードおよびアノードのこのような配置により、一方では処理対象の工作物の保持装置および他方ではチャンバの側壁の間にプラズマ源が形成される。この場合、プラズマ源は、保持装置が保持する工作物に対して半径方向に内側に働きかける。このような設計により、デバイスのサイズの割には、処理チャンバ内に比較的大きな有用な空間を形成することができる。また、この空間により、大きな工作物を処理することができる。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、カソードおよびアノードはチャンバ内部に装着されていて、そのためカソードとアノードの間で発生した電子ビームは、保持装置の回転軸に沿って
平行に延びる。これにより、特に空間が狭くてすむ配置を行うことができ、そのため処理チャンバ内の空間を最適な方法で使用することができる。空間が狭くて住むこの配置は、カソード・アノード装置がチャンバの側壁にできるだけ接近して配置されているためにさらに改善される。この場合、保持装置と電子ビームの間の距離は、チャンバ壁部と電子ビームの間の距離より短い。この場合保持装置と電子ビームの間の距離は２０ｃｍ未満、好適には１０ｃｍ未満、より好適には７ｃｍ未満である。この短い距離のために、基板上、すなわち処理対象の工作物上のプラズマ密度を濃くすることができる。
【００１２】
入手したい処理結果の観点から言えば、電子ビームの向きは必ずしも平行でなくてもよく、カソードおよびアノードの他の配置も使用することができる。本発明の他の実施形態によれば、チャンバ内部にカソードおよびアノードを設置することができ、そのためカソードとアノードの間に形成される電子ビームは、保持装置の回転軸を横切るように延びる。電子ビームのこのような形成は、例えば、カソードおよびアノードを水平方向に相互に間隔をおいて設置することにより行うことができる。それ故、カソードとアノードの間に形成される電子ビームは、処理チャンバが形成する処理空間を対角線方向に延びる。すなわち、保持装置の回転軸を横切って延びる。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、アノードと保持装置間の距離は、０．５ｃｍ〜３．５ｃｍ、好適には１．５ｃｍ〜２．５ｃｍである。カソードと保持装置間の距離は、１．０ｃｍ〜７．５ｃｍ、好適には１．５ｃｍ〜５．５ｃｍの範囲内で変えることができる。
【００１４】
好適には、支持構造体、テーブル等であってもよい保持装置は、処理チャンバの内部の中心に装着することが好ましい。その結果、一方では保持装置および他方では設置されているソースの間の距離はそれぞれ同じになる。好適には、距離を変えるために、各ソースの位置を任意に変えることができることが好ましい。すなわち、調整できることが好ましい。処理対象の工作物は、垂直または水平方向に保持装置内に収容することができる。好適には、垂直方向を向けることが好ましい。そうすることにより、工作物がプラズマ源が延びる方向に平行になる。しかし、これらを水平方向に向けた場合にも、プラズマ源が処理対象の工作物に実質的に沿って延びるように、プラズマ源を形成しているカソード・アノード装置を配置することもできる。さらに、プラズマ・ビームが、基板保持装置（保持装置）を通してある程度対角線方向に横方向を向くようにカソード・アノード装置を設置することもできる。
【００１５】
本発明によれば、カソード・アノード装置が、保持装置、すなわち保持装置が保持する工作物の比較的近くに設置されるので、処理対象の工作物上で望ましくないアーク点火が発生する危険がある。この危険を防止するために、また意図しないアーク点火から工作物を保護するために、カソードおよびアノードは共通の電流源に接続される。この場合、カソード・アノード回路をオフにするために電流遮断器が設置される。電流遮断器は、一方ではカソードおよび他方では電流源の間に、または一方ではアノードおよび他方では電流源の間に設置することができる。好適には、電流遮断器は、高速回路遮断器の形をしていることが好ましい。電流遮断器は、処理対象の工作物上で望ましくないアーク放電が起こった場合、すぐにプラズマ源電流を直接オフにする働きをする。プラズマ源電流があまり長い間中断するのを防止するために、必要に応じて、処理チャンバ内の短期間の圧力増大によりサポートされている高圧放電によりプラズマ源が点火される。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、保持装置は電流源に接続している。この場合、電流源の負極は保持装置に隣接していて、電圧および／または電流計は、保持装置と電流源の間に設置される。電圧および／または電流計の目的は、望ましくないアーク放電により処理対象の工作物上に発生する、保持装置内の電圧および／または電流の変動を検出することである。電圧および／または電流計は、電圧および／または電流計が検出した信号により切り
替えることができるように、カソード・アノード回路の電流遮断器に接続している。この目的のために、電圧および／または電流計により保持装置内のある電圧および／または電流の変動を測定し、カソード・アノード回路をオフにするために、カソード・アノード回路の電流遮断器に、測定値に対応する信号を送る電子制御モジュールが設置されている。このようにして、処理対象の工作物上で望ましくないアーク点火が発生するや否や、プラズマ源電流が確実に自動的に中断される。プラズマ電流源によるアークの新しい点火を防止するためには、電子制御モジュールの応答時間をできるだけ短くしなければならない。それ故、好適には、電子制御モジュールの応答時間は、２０マイクロ秒〜２５０ミリ秒、好適には１０ミリ秒〜１００ミリ秒であることが好ましい。バイアス電圧のカットオフ周期は、基板（工作物）上のアークの新しい点火を避けることができるように十分長いものでなければならない。このことは、カットオフ周期は、１０ミリ秒〜１００ミリ秒でなければならないことを意味する。この場合、好適には、カットオフ周期は、処理時間を不必要に長くしないためにできるだけ短く選択することが好ましい。
【００１７】
好適には、電子ビーム蒸発装置と呼ぶこともできる本発明により使用するプラズマ源は、熱または冷陰極源であることが好ましい。
本発明の他の提案によれば、デバイスは、チャンバ壁部上に設置される少なくとも１つの蒸発装置源を有する。プラズマ源を形成するカソード・アノード装置は処理チャンバ内に位置しているので、少なくとも１つの蒸発装置源を処理チャンバの内部および外部両方の円周上の任意の点のところに設置することができる。好適には、デバイスは、処理チャンバの側壁上に相互に等間隔で配置することができる複数の蒸発装置源を備えることが好ましい。この場合、蒸発装置源と保持装置間の距離は、保持装置とチャンバ壁部の間の距離と実質的に同じである。
【００１８】
この方法の場合、上記目的は、真空排気することができるチャンバ内に回転可能に装着されている処理対象の工作物用の保持装置を備える真空排気することができるチャンバ内で工作物をプラズマおよび／またはコーティング処理するための方法であって、チャンバの内部に設置されていて、プラズマ源を形成しているカソード・アノード装置が、カソードとアノードの間で電子ビームを発生し、電流源の負極に接続している保持装置と電流源の間にある電圧および／または電流の変動を検出した場合、直ちにカソード・アノード回路がオフになることを特徴とする方法により達成することができる。
【００１９】
本発明のこの方法によれば、プラズマ源回路は、処理対象の工作物上の望ましくないアーク点火による、電流源の負極に接続している処理対象の工作物の保持装置と電流源の間にある電圧および／または電流の変動が発生した場合に、直ちに直接オフになる。この手順により、処理対象の工作物は、そうでなければプラズマ源により供給される望ましくないアーク点火による結果としての損傷から保護される。
【００２０】
プラズマ源の電流があまり長い時間オフになるのを防止するために、本発明の他の態様により、必要に応じて、チャンバ圧を短期間増大しながら、例えば、火花の形をしている高圧放電によりプラズマ源の点火する方法を提案している。これにより、プラズマが、カソードとアノードの間の電子経路内で発生し、それにより電子ビームがこの経路上で形成される。
【００２１】
プラズマ源の点火中、保持装置に接続している電流源は中断し、保持装置に隣接する負極によるプラズマ源の点火を妨害しないようにする。
本発明の他の態様によれば、プラズマおよびコーティング処理のための、帯電粒子衝突による工作物のプラズマ処理は、第１のステップ中に行われ、チャンバ壁部上に位置する少なくとも１つの蒸発装置源による工作物のコーティングは、第２のステップ中に行われる。イオン、好適にはアルゴン・イオンは帯電粒子として使用される。この場合、プラズ
マ処理のステップは、処理対象の工作物を洗浄し加熱する働きをし、一方、工作物のコーティングは、例えば、マグネトロン・コーティング源および／またはアーク源により実行することができる第２のステップにより行われる。コーティング源としては、主として散乱源またはアーク源を使用することができる。ＰＡ−ＣＶＤ（プラズマ支援方法）も使用することができる。その場合、カソードの材料蒸発を行わないで、気相から直接行われる。
【００２２】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面による説明を読めば理解することができるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１および図２は、本発明の第１および第２の実施形態の略図である。図面中の同じ参照番号は同じ要素を示す。
図１および図２は、本発明によるデバイス１を示す。このデバイスは、保持装置３が図示していない処理対象の工作物を収容する働きをする処理チャンバ２を備える。好適には、保持装置３は、スタンドの形をしていて、処理チャンバ２内に回転可能に配置されていることが好ましい。
【００２４】
さらに、プラズマ源４が処理チャンバ２内に位置する。プラズマ源４は、一方ではチャンバ内に設置されるカソード５および他方ではアノード６により形成されている。カソード５とアノード６の間に形成される電子ビーム９は、デバイス１の意図する使用の場合、図１の例示としての実施形態の場合には、保持装置３の回転軸に平行に延びる。図２の例示としての実施形態の場合には、カソード５およびアノード６は、カソード５およびアノード６の間に形成された電子ビームが保持装置３の回転軸に対して横方向に延びるように設置されている。この場合、どちらの実施形態の場合も、カソード５はチャンバの上部７上に設置されていて、アノード６はチャンバの下部８上に設置される。
【００２５】
図１の例示としての実施形態について説明すると、この図は、カソード５とアノード６の間に形成される電子ビーム９が、一方では保持装置３および他方ではチャンバ側壁２３の間に配置されることを示す。処理チャンバ２内にできるだけ広い使用可能な空間を形成するために、保持装置３と電子ビーム９の間の距離は、チャンバ壁部２３と電子ビーム９の間の距離より短くなっている。好適には、保持装置３と電子ビーム９の間の距離は、２０ｃｍより短い、好適には１０ｃｍより短いことが好ましい。
【００２６】
さらに、図１および図２を見れば分かるように、蒸発装置源１０は、さらに、処理チャンバ２内に設置されていて、この蒸発装置源はチャンバの側壁２３内に位置する。この場合、蒸発装置源１０と保持装置３の間の距離は、保持装置３とチャンバ壁部２３の間の距離に実質的に等しい。
【００２７】
プラズマ源４を形成するカソード・アノード装置は、電流源１２により電流の供給を受ける。この場合、電流源１２の負極１７はカソード５に隣接していて、電流源１２の正極１８はアノード６に隣接している。好適には、熱または冷陰極源であるプラズマ源４は、直流により動作することが好ましい。何故なら、電流源１２は直流源であるからである。
【００２８】
蒸発装置源１０は、電流源１１により電流の供給を受ける。この場合、電流源１１の負極２２は蒸発装置源１０に隣接していて、電流源１１の正極２１は、処理チャンバ２に隣接している。
【００２９】
さらに、電流源１３が設置されている。この場合、電流源１３の負極１９は保持装置に隣接している。電流源１３の正極２０は処理チャンバ２に接続している。
一方ではカソード５および他方では電流源１２の間には、好適には急速に切替え可能な回路遮断器の形をしている電流遮断器１５が設置されている。この場合、電流源１２および回路遮断器１５は一体に形成することができる。電流遮断器１５は、保持装置３と電流源１３の間に設置される電圧および／または電流計１４に接続していて、好適には、バイアス電源内に内蔵されることが好ましい。電圧および／または電流計１４により保持装置３内の電圧および／または電流の変動を測定し、測定値に対応する信号１６をこれをオフにするためのカソード・アノード回路の電流遮断器１５に送る図示していない電子制御モジュールも設置されている。
【００３０】
プラズマ源４は、電流源１２がオンになった時に、カソード５とアノード６の間を延びる電子ビーム９により形成される。図１に示すように、カソード５およびアノード６の位置は、電子ビーム９が保持装置３から横に延びるように選択することができる。この場合、カソード５は、上部、すなわち処理チャンバ２の天井に設置され、アノード６は、下部、すなわち処理チャンバ２の底部上に設置される。図２に例示として示すように、電子ビーム９は他の方向に向けることもできる。この場合、カソード５およびアノード６は、その間に形成される電子ビーム９が、処理チャンバ２を通して対角線の方向に、すなわち保持装置３の回転軸を横切って延びるように配置される。カソード５またはアノード６の位置とは無関係に、環状アノードを使用した場合には、電子ビーム１９は、例えば、円錐の形をとることができる。また、その端部領域より中央部が広い電子ビーム１９を入手することもできる。
【００３１】
好適には、保持装置３と電子ビーム９の間の距離は、２０ｃｍよりかなり短く、好適には１０ｃｍより短く、さらに好適には７ｃｍより短いことが好ましい。電子ビーム９は、プラズマ内にほぼ中性の必要な物理特性を確保するために、プラズマ源をエッチングのために使用する場合には、ガス・イオン、好適には、アルゴン・ガス・イオンを発生する。エッチング中、エッチング効果は、一方ではプラズマ源電流源の調整により、および他方では保持装置３に供給される電圧によりプラズマ源の電子ビーム９により影響を受ける場合がある。電子電流密度が、アルゴン・ガスの密度を決定し、一方、保持装置３に供給される電圧が、どの程度のエネルギーで、プラズマ・コラムからのアルゴン・ガス・イオンが保持装置３が保持する工作物に衝突するのかを決定する。プラズマ源の電流源としては直流電源が使用される。この場合、正極１８はアノード６に接続していて、負極１７はカソード５に接続している。また、パルス直流または交流を供給するプラズマ源も使用することもできる。この場合、アノード６およびカソード５は、交互にトリガされる。
【００３２】
直流による電流源の場合には、好適には、カソード５は、電子放射線を発生するための抵抗ワイヤを有する熱陰極源であることが好ましい。抵抗または加熱ワイヤを加熱した後で、直流源によりカソード５としての働きをする加熱ワイヤとプラズマ源のアノード６の間で低電圧アーク放電が点火される。点火のために、カソード５とアノード６の間の電子ビーム９の経路のすぐ近くで、補助プラズマを点火する補助放電を行う補助回路を使用することができる。
【００３３】
カソード５およびアノード６の両方が絶縁されていて、アース電位に対して吊り下げられている。例えば、処理対象の工作物上で不均一なプラズマ・エッチングを行う恐れがある局部放電集中を避けるために、電子ビームを制御することができるようにするために、すなわち電子ビームが処理対象の工作物からもっと離れている寄生経路内で延びるのを防止するために、カソード５およびアノード６が、図面には詳細に示していないスクリーンおよび／または絶縁体により囲まれている。
【００３４】
通常、カソード５の加熱または抵抗ワイヤは、その上部の処理チャンバ２の天井内に位置する。アノード６は、通常、処理チャンバ２の下部上にカソード５に対向して位置する
。電流源１２がオンになると、電子ビーム９がアノード６とカソード５の間に形成される。この場合、電子のエネルギーは、図示していないガスの入口から供給されるアルゴン原子をアルゴン・イオンに変換するために使用される。それ故、電子ビーム９は、アルゴン・イオン源を形成し、本当のプラズマ源４になる。
【００３５】
プラズマ源４および蒸発装置源１０は、半径方向に配置されていて、同じ動作をする。このことは、本発明の場合、プラズマ源４の効果および蒸発装置源１０の効果は、保持装置３およびそれが保持する工作物の方向に行われることを意味する。
【００３６】
工作物を保護するためには、工作物上で点火し、プラズマ源４の直流電圧源のエネルギーにより運ばれるアークが継続する危険を避けるために、望ましくないアーク放電が工作物上に発生した場合は、直ちにプラズマ源の電流源をオフにしなければならない。この目的のために、プラズマ源の電流源は、すでに説明したように、電流遮断器１５を有する。
【００３７】
余り長い時間プラズマ源の電流がオフになるのを防止するために、必要に応じて、処理チャンバ２内の短期圧力増大によりサポートされている高圧放電により、プラズマ源が点火される。点火中、保持装置３の負の切替えが点火手順を妨害しないように、保持装置３に供給される電圧がオフになる。
【００３８】
プラズマ源４が確実に安定な動作をすることができるようにするには、電子ビーム９を、適当な手段によりチャンバ壁部２３から分離、すなわち絶縁しなければならない。このような適当な手段としては、電子ビーム９とチャンバ壁部２３の間、アノード６とチャンバ壁部２３の間、およびアノード６と保持装置３の下部の間に（電気）スクリーンを設置することができる。
【００３９】
プラズマ源４が能動状態であり、同時に電圧が保持装置３に供給されている場合には、プラズマ源４、すなわち電子ビーム９と保持装置３、すなわち保持装置３が保持する工作物が近接して並置されているために、工作物上で望ましくないアークが発生し、それにより工作物が破損する恐れがある。このような破損を効率的に防止することができるようにするために、本発明によるデバイスは、保持装置３と電源１３の間の回路内に設置される電圧および／または電流計１４の形をしているアーク認識ユニットを備える。
【００４０】
電圧および／または電流計１４は、望ましくないアーク放電の場合に、このことを認識し、プラズマ源の電流源をできるだけ速くオフにすることができるように、工作物上の望ましくないアーク点火によるある電圧および／または電流の変動を検出し、測定値に対応する信号１６を対応する電子制御モジュールを介してプラズマ源の電流源の電流遮断器１５に送る。アーク認識ユニット、すなわち電圧および／または電流計１４のアーク認識は、プラズマ源の電流源により供給されるアークの新しい点火を防止するために、できるだけ速く行わなければならない。好適には、待機時間は、１００〜２００マイクロ秒、好適には１５０マイクロ秒未満であることが好ましい。この場合、再度バイアス電圧が供給されるまでの待機時間の設定は、望ましくない新しい点火を防止するために十分長くなるように選択しなければならない。待機時間が持続している限り、すでに説明したように、プラズマ源は電子的にオフになる。この場合、プラズマ源は、アークの検出後約５０マイクロ秒経過してから切り替わる。基板保持装置上でアークを認識した場合には、できるだけ速くバイアス電圧もオフになる。バイアス電圧の切替えと同時に、また最終的にある時間遅れて、基板（工作物）上の新しいアークの点火を防止するために、プラズマ源の電流もオフになる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態の装置概略を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態の装置概略を示す断面図。
【図１】
2008536012.tif 000003
【図２】
2008536012.tif 000004
【国際調査報告】
2008536012.tif 000005
2008536012.tif 000006
2008536012.tif 000007
2008536012.tif 000008
2008536012.tif 000009
2008536012.tif 000010