BRPI0611436A2

BRPI0611436A2 - amplificador de plasma para instalação de tratamento de plasma

Info

Publication number: BRPI0611436A2
Application number: BRPI0611436-9A
Authority: BR
Inventors: Hubert Eberle; Patrick Gschwend; Orlaw Massler
Original assignee: Oerlikon Trading Ag
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2010-09-08
Also published as: PL1878039T3; US20100326356A1; CN101233598B; BRPI0611436B1; US20060254517A1; JP5683785B2; CN101233598A; US8646409B2; US8307783B2; EP1878039B1; KR20130019006A; WO2006116889A1; DE502006003016D1; US20130040072A1; US7798097B2; EP1878039A1; ATE424622T1; JP2008540821A; KR101258308B1; ES2321444T3

Abstract

AMPLIFICADOR DE PLASMA PARA INSTALAçãO DE TRATAMENTO DE PLASMA.A presente invenção refere-se a um amplificador de plasma para uma instalação de tratamento de plasma compreende um dispositivo (1, 4) para amplificar e/ou inflamar um plasma de descarga incandescente, para tratamento, particularmente, revestimento, de peças a trabalhar (8), com pelo menos um corpo oco (2, 5) de material eletricamente condutor. O corpo oco está formado de tal modo que na aplicação de um sinal elétrico no corpo oco, pelo menos em um determinado âmbito de pressão e voltagem, as condições geométricas para inflamar uma descarga no interior do corpo oco estão atendidas. O corpo oco tem pelo menos uma abertura, através da qual os transportadores de carga podem escoar para a vizinhança do dispositivo, a fim de facilitar a ignição e operação de um plasma ou para amplificar um plasma existente, O dispositivo compreende meios que ligam eletricamente o corpo oco com as peças a trabalhar, de modo que, substancialmente, omesmo potencial e aplicado ao corpo oco, bem como à peça a trabalhar.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "AMPLIFICA-DOR DE PLASMA PARA INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE PLASMA".

ÁREA TÉCNICA

A presente invenção refere-se a um amplificador de plasma parauma instalação de tratamento de plasma de acordo com o preâmbulo da rei-vindicação 1, particularmente, para o uso em uma instalação de revestimen-to a vácuo de acordo com a reivindicação 15, ou para um processo de tra-tamento a vácuo de acordo com a reivindicação 18.

ESTADO DA TÉCNICA

São conhecidos cátodos a quente ou a frio, nos quais, por apli-cação de uma voltagem entre um cátodo, por exemplo, um cátodo incandes-cente ou uma ponta com alto potencial negativo, e um anodo, são extraídoselétrons na câmara de tratamento de uma instalação de revestimento a vá-cuo, para ali aumentar a densidade dos transportadores de carga. Essasfontes de elétrons ou fontes de íons estão dotadas de um abastecimentoelétrico próprio. Nesse caso, o cátodo normalmente só se encontra em liga-ção com a câmara de tratamento da instalação de tratamento de plasma a-través de um diafragma, para evitar, por exemplo, a solicitação do cátodopor gás reativo ou outras influências negativas pelo processo de tratamentode plasma. Nesse caso, é desvantajoso, por um lado, que os elétrons sãoproduzidos fora da câmara de revestimento e, desse modo, são necessáriosdispositivos adicionais para transferir os mesmos, essencialmente sem per-da, para a câmara de tratamento, por outro lado, em razão do abastecimentoelétrico adicionalmente necessário e construção complicada, já por razõesde custos, só pode ser previsto um número pequeno dessas fontes de elé-trons ou fontes de íons. Por esse motivo, na maioria das vezes, caso de todoexistente, apenas uma fonte de íons desse tipo está prevista em uma insta-lação de tratamento de plasma.

Processos conhecidos para depósito de camadas de DLC, istoé, camadas com uma alta proporção de compostos de carbono sp3, tais co-mo descritos, por exemplo, no documento WO 01/79585, utilizam uma exci-tação de freqüência média sobre o substrato para, pela descarga incandes-cente formada, produzir um depósito de camada. A descarga incandes-cente é produzida entre os componentes e a parede da instalação, por meiode uma polarização de DC ou por meio de uma polarização de substratopulsada de modo unipolar ou bipolar, no âmbito de pressão do depósito porsputter de magnetron.

Nesse caso, os componentes a serem revestidos estão incluídosativamente no processo. A velocidade de depósito obtenível é determinada,entre outros, substancialmente, pela geometria da disposição para revesti-mento de peças a trabalhar na instalação de revestimento, o que causa umaforte oscilação na velocidade de depósito. Devido a isso, pode ocorrer a si-tuação de que em uma disposição pouco ativa é formada uma ionização fra-ca. Isso leva a uma velocidade de depósito pequena e, desse modo a umabaixa produtividade.

Em instalações de tratamento de plasma conhecidas, as peçasa trabalhar são mantidas sobre suportes de substrato, por exemplo, na formade um carrossel, e guiadas à frente da(s) fonte(s) de revestimento. Exemplosdisso são disposições rotativas duplas, sem distâncias geométricas no âmbi-to de 20-80 mm, com o que não é produzido um cátodo oco de plasma con-trolado. Um setor de problema típico é o revestimento de disposições de pla-cas e peças planas, que só geram uma corrente de plasma pequena.

Um aumento da oferta de carbono por um aumento da correntede gás reativo, na maioria das vezes, só é possível em medida limitada, pelapotência de aspiração do sistema de bomba de vácuo, uma vez que ao dei-xar a janela de processo ótima, a qualidade da camada é comprometida.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

A invenção tem por base a tarefa de pôr à disposição um ampli-ficador de plasma, que, sem medidas adicionais complexas, pode ser insta-lado de modo integrado na câmara de tratamento de plasma ou diretamentesobre um carrossel ou até mesmo em um suporte de peças a trabalhar.

A tarefa é solucionada pelas características de acordo com ainvenção da parte caracterizadora da reivindicação 1. Nesse caso, o amplifí-cador de plasma pode ser operado por um abastecimento de polarização,para aplicação de um sinal elétrico às peças a trabalhar.

De processos de plasma convencionais é conhecido que, de-pendendo da pressão de processo e voltagem aplicada, por determinadasdisposições geométricas podem formar-se um ou mais plasmas secundáriospelo chamado efeito de cátodo oco. Esses plasmas secundários com umaalta densidade de plasma, embora localmente limitada, mas muito alta, per-turbam o processo de plasma planejado por diversos efeitos, tais como su-peraquecimento de substratos individuais, oscilações de plasma, grafitizaçãona fase gasosa e, outros, motivo pelo qual em todos os processos de CVDde plasma usuais são tomadas medidas para evitar esses plasmas secundários.

Surpreendentemente, por um dispositivo realizado de acordocom a invenção, foi possível fazer uso do efeito de cátodo oco, sem efeitosprejudiciais sobre a condução do processo ou qualidade das camadas, porum amplificador de plasma, com uma geometria determinável empiricamen-te, dependente dos parâmetros de processo, de tal modo que é possível umaumento estável da densidade de plasma e um aumento significativo da ve-locidade de depósito.

O dispositivo de acordo com a invenção para amplificar e/ouinflamar um plasma de descarga incandescente compreende, nesse caso,pelo menos um corpo oco de material eletricamente condutor, sendo que oespaço oco do corpo oco está formado de tal modo que na aplicação de umsinal elétrico ao corpo oco, pelo menos em um determinado âmbito de pres-são e voltagem, são atendidas as condições geométricas para inflamar umadescarga no interior do corpo oco. Além disso, o corpo oco compreende pelomenos uma abertura, pela qual transportadores de carga podem escoar paraa vizinhança do dispositivo para, ali, possibilitar a ignição e operação de umplasma ou amplificar um plasma ali existente.

Nesse caso, a geometria é escolhida de tal modo que a tempe-ratura de processo pode ser mantida baixa, para não influenciar as proprie-dades das peças a trabalhar. São decisivas, nesse caso, para a geometriado amplificador de plasma, que compreende, substancialmente, pelo menosum espaço oco, as medidas internas ou um parâmetro geométrico ca-racterístico do espaço oco, que representa um índice para a distância médiadas áreas que circundam o espaço oco, com o mesmo potencial elétrico. Porexemplo, para um âmbito de pressão de 1 χ 10"3 mbar a 5 χ 10"2 mbar, depreferência, 4 χ 10 3 a 2 χ 10"2, verificou-se ser apropriado; um âmbito de dis-tância de 20 a 200 mm, de preferência, 60 a 100 mm.

O uso desse princípio pode dar-se pelo fato de que pelo menosum dispositivo de acordo com a invenção é instalado como amplificador deplasma na carga de um carrossel com suporte de peças a trabalhar, com oque em toda a câmara de tratamento a densidade do plasma pode ser au-mentada e, por exemplo, pode ser obtida uma velocidade de depósito maisalta.

Alternativamente a isso, as peças a trabalhar podem ser fixadasdiretamente sobre um dispositivo de acordo com a invenção e, desse modo,entram em contato diretamente com o plasma do cátodo oco. Também po-dem ser usadas, vantajosamente, combinações de diferentes modalidadesdo dispositivo de acordo com a invenção.

A seguir, é feita a tentativa de explicar os fenômenos que ser-vem de base à invenção por meio de regras físicas conhecidas. Mas isso sópode ser considerada uma aproximação, possivelmente sujeita a erros, àscondições presentes em uma instalação de revestimento industrial. As mes-mas podem divergir essencialmente, por exemplo, no que refere-se às geo-metrias complexas ou elétrodos movidos, que se apresentam, nesse caso,dos modelos desenvolvidos com base em pressupostos simplificados, modelares.

Sob o pressuposto que um dispositivo de acordo com a inven-ção para amplificação do plasma, que consiste em uma ou mais Báumchenamplificadúras de plasma ou Báumchen de substrato de geometria corres-pondente, os mesmos representam um cátodo para uma descarga incan-descente, sendo que o anodo é a câmara de revestimento, que está de pre-ferência, em potencial de terra. Para ignição da descarga incandescente, éaplicada uma voltagem entre anodo e cátodo, que perfaz entre 200 V e 2000V, de preferência, entre 400 V e 1200 V, em cada caso, inclusive os va-lores limite. Depois da ignição, a descarga também pode ser operada comuma voltagem mais baixa.

A ignição do plasma segue, nesse caso, a lei de Paschen. Deacordo com essa lei, a voltagem de ignição Vt ou o potencial de inflação Et édependente do tipo de gás e a um tipo de gás dado é uma função do produtode distância dos elétrodos d e pressão p:

V, = [Β χ ρ χ d] / [C + In pd], E, = B/ [C+ln pd];com BeC como constantes dependentes do tipo de gás.

Tal como é do conhecimento do técnico, existem diversas pos-sibilidades para aperfeiçoar o processo de ignição, desse modo, por exem-plo, na aplicação de uma voltagem contínua, a mesma pode ser pulsadabrevemente com altas freqüências. Independentemente do tipo da voltagemde operação, que pode compreender uma voltagem contínua, uma voltagempulsada bipolar ou unipolar, uma voltagem alternada convencional ou tam-bém uma voltagem contínua modulada, a inflação de um amplificador deplasma de acordo com a invenção pode ser influenciada ou aperfeiçoadapelas seguintes medidas:

- rápidas oscilações de pressão,

- breve aumento de voltagem (pulso de voltagem individual),

- operação pulsada da fonte de voltagem,

- a aplicação de um campo magnético externo, perpendicular-mente ou paralelamente ao trajeto de descarga dos cátodo/anodos,

- operação adicional de um plasma, por exemplo, na forma deum plasma de sputter, faíscas ou arco de baixa voltagem,

- escolha de um gás com boa ionização, tal como, por exemplo,Ar, Ne1 He.

O aumento da densidade do plasma por meio de campo magné-sio adquire, nesse caso, uma importância especial, uma vez que, desse mo-do, é aumentada a probabilidade de uma ionização do gás em toda a câma-ra de plasma. Para todas as condições, nas quais a velocidade dos transpor-tadores de carga no plasma não é paralela ao campo magnético, ocorremforças, que forçam esses transportadores de carga em vias circulares.Na área de queda de cátodo relativamente pequeno, o movimento dostransportadores de carga só é pouco influenciado, devido1 às forças de cam-po relativamente grandes. Por outro lado, o campo magnético atua mais for-terríente sobre a coluna positiva. As forças do campo magnético diminuem adifusão dos transportadores de carga e aumentam a densidade do plasmapela maior probabilidade de choque com as moléculas de gás.

O amplificador de plasma de acordo com a invenção baseia-se,substancialmente, no efeito do aumento da densidade de plasma por igniçãode um cátodo oco. Quando uma descarga é operada de modo que a um a-nodo estão associados vários cátodos, a distância dos cátodos um ao outroé importante. Se as distâncias dos cátodos um do outro forem maiores doque a queda de cátodo dupla, não ocorre nenhuma influência recíproca. A-proximando-se os cátodos um do outro ou diminuindo-se a densidade dogás, então elétrons mais rápidos entram de uma superfície de cátodo na á-rea de queda de cátodo do outro cátodo e, nesse caso, são travados e refle-tidos pela carga igualmente negativa. Essa reflexão nos potenciais de cátodoocorre até que o elétron tenha perdido energia, por exemplo, por choque.Pela reflexão, por sua vez, aumenta a probabilidade de ionização. A densi-dade de corrente aumenta e,.na dependência do tipo de gás, da pressão, dadistância ou da geometria, pode aumentar por um fator de mais de cem.

A uma distância dos cátodos muito pequena um do outro, po-rém, a densidade de corrente cai novamente, rapidamente, o que é explica-do pelo fato de que a corrente não encontra mais seu caminho da fenda en-tre os dois cátodos para o anodo.

A influência recíproca dos cátodos é designada por efeito decátodo oco. Ela se forma quando um cátodo apresenta espaços ocos, queapresentam um diâmetro menor do que o espaço de queda duplo. O tama-nho do espaço de queda de cátodo pode, nesse caso, ser fortemente influ-enciado pela aplicação de um campo magnético.

Até o presente, em instalações de tratamento de plasma ou dis-posições de elétrodos, a formação de cátodos ocos, particularmente, na pro-ximidade imediata da superfície a ser tratada, era evitada o mais possí-vel, uma vez que pela formação desses chamados plasmas secundários re-sultam, em geral, efeitos muito negativos para o processo de tratamento deplasma. Por exemplo, por essas descargas, energia pode ser retirada doplasma, o gás reativo ser decomposto rapidamente demais ou totalmente ouas superfícies das peças a trabalhar podem ser superaquecidas, para des-crever apenas alguns dos fenômenos de perturbação.

Um objeto da presente invenção, por outro lado, é pôr à disposi-ção um amplificador de plasma que evita os efeitos desvantajoso de um cá-todo oco e aumenta a densidade do plasma dentro e fora do amplificador deplasma em uma media tal que contribuir para o aperfeiçoamento do proces-so de tratamento. Nesse caso, a densidade do plasma é substancialmentemais alta no interior, o que é vantajoso para uma melhor decomposição ouexcitação de precursores gasosos.

O princípio da invenção é descrito exemplificadamente por meiodos desenhos abaixo. Nesse caso, mostram:

figura 1 um amplificador de plasmafigura 2 um suporte de peças a trabalharfigura 3 um carrossel

o amplificador de plasma 1 representado na figura 1, está for-mado de vários anéis circulares, elípticos ou poligonais 2 dispostos um sobreo outro, ou anéis de geometrias compostas, sendo que os anéis 2 estão dis-postos em uma distância a, que é suficientemente pequena para evitar umainflação de uma descarga oca entre os anéis 2. Se a distância for escolhidaapenas ligeiramente grande demais, ocorre uma ignição de um plasma se-cundário indesejável, muito intenso, entre os cátodos 2 dispostos paralela-mente, com as conseqüências desvantajosos descritas acima.

A distância a entre os anéis de cátodo 2 ou a distância b entreas peças a trabalhar ou suportes precisa, portanto, ser pequena em relaçãoà queda de cátodo dupla, vantajosamente, até menor do que a queda decátodo. Na presente modalidade, foi escolhida uma distância a de 1 a 60mm, de preferência, 5 a 25 mm.A altura total h do amplificador de plasma 1 pode, nessecaso, ser variada facilmente, por adição ou supressão de um ou mais anéis2. Os anéis 2 podem ser retidos na posição desejada, por exemplo, por bar-ras de ligação 3 individuais, com luvas distanciadoras, não mostradas maisdetálhadamente.

O parâmetro geometricamente característico no caso da presen-te figura 1 A, A' é o diâmetro interno d dos anéis de cátodo, que também re-presenta a dimensão essencial para geração e estabilidade do cátodo oco.Na figura 1 Β, o diâmetro d' do círculo interno do triângulo é assumido comoparâmetro característico. O diâmetro d, d' deve, portanto, ser escolhido detal modo que as condições para um cátodo oco sejam atendidas, isto é, me-nor ou aproximadamente igual à queda de cátodo dupla. Na presente moda-lidade, foi escolhida uma distância d de 20 a 200 mm, de preferência, entre60 e 100 mm. Juntamente com a altura h, o diâmetro d, d' define, portanto, ageometria do cátodo oco, que não só pode ser realizada em geometria dife-rente da secção transversal, mas também pode estar limitada por áreas delimitação diferentes em relação à câmara de plasma restante. Por exemplo,em vez de muitos segmentos anulares 2, podem ser previstos apenas umsegmento anular superior e um segmento anular inferior, com uma gradeesticada entre os mesmos, ou fios paralelos ou barras, cilindros ou outroscorpos ocos, com aberturas ou cavidades apropriadas no perímetro, por e-xemplo, na forma de fendas ou similar. O importante é que exista pelo me-nos uma abertura do cátodo oco, que mantém o caminho aberto para o ano-do, para os transportadores de carga.

Na modalidade mostrada na figura 1, mostrou-se, ainda, queuma cobertura da abertura superior ou inferior por uma grade metálica 10,pode influenciar positivamente a estabilidade do plasma.

A figura 2 mostra um suporte de peças a trabalhar 4, que estárealizado como amplificador de plasma, nesse caso, os anéis 5 estão reali-zados com alojamentos 7 para peças a trabalhar. O parâmetro característicod" pode ser visto, nesse caso, ou como representado, como menor distânciado suporte de peças a trabalhar 5 até uma barra de suporte 6, ou como me-nor distância entre os raios 11 do suporte de peças a trabalhar, depen-dendo do fato de qual distância é a menor. Também aqui é essencial que adistância a, bem como as distâncias b entre as peças a trabalhar 8, sejamescolhidas de tal modo que não ocorra uma ignição de uma descarga decátodo oco. Portanto, pelo menos as peças a trabalhar de um plano de su-porte de peças a trabalhar devem apresentar geometrias muito semelhantesou, melhor, iguais, ou, por medidas adicionais, ajustar as distâncias a ou bcorrespondentes. Para obter um plasma de descarga oca o mais uniformepossível sobre a altura do amplificador de plasma 4, é vantajoso prever osraios 11 dos respectivos anéis de suporte de peças a trabalhar 5 na mesmaposição, de modo que, tal como no caso representado, por exemplo, na figu-ra 2, são formados três espaços de cátodo oco idênticos 12, 12', 12" no inte-rior do amplificador de plasma.

Em princípio, já um único anel de suporte de peças a trabalhar5, com um espaço de cátodo oco 12, ou um único anel 2 pode ser usadocomo amplificador de plasma, desde que seja escolhida a geometria apro-priada para o âmbito de pressão/voltagem correspondente. No entanto, éóbvio para o técnico que amplificadores de plasma ou suportes de peças atrabalhar 4 realizadas como amplificador de plasma correspondentes, queconsistem, tal como representado na figura 1 ou 2, em vários planos de a -néis 2 ou em anéis de suporte de peças a trabalhar 5, obtêm um efeito subs-tancialmente mais forte. Por exemplo, nesses amplificadores de plasma 1, 4,gás reativo ou precursores para processos de CVD de plasma ou processoscombinados de PVD/CVD, pode ser excitado ou dissociado de modo muitoeficiente, e transformado em espécies altamente reativas, por exemplo, mo-léculas ionizadas, fragmentos de moléculas e/ou em radicais. Desse modo,também a velocidade de depósito é substancialmente aumentada e, a umacondução de processo apropriada, a qualidade de camada dessas camadasde CVD de plasma é aperfeiçoada.

Na figura 3 está representado um carrossel 9, sobre o qual es-tão instalados tanto vários amplificadores de plasma 1, tal como representa-do na figura 1, como também vários suportes de peças a trabalhar 4, tal co-mo mostrado na figura 2. Os suportes de peças a trabalhar 4 podem,nesse caso, estar montadas de modo rotativamente móvel e, tal como repre-sentado, por exemplo, em ação conjunta com o carrossel^ e alojamentos 7,produzir uma rotação tripla das peças a trabalhar 8, para obter uma qualida-de de revestimento a mais uniforme possível. Uma rotaçãq tripla desse tipo érepresentada esquematicamente pelas setas de movimento 1., 2. e 3. cor-respondentes. É vantajoso, nesse caso, quando a distância geométrica ca-racterística d' do amplificador de plasma 1 é pelo menos um pouco menor doque a distância geométrica característica d" do suporte de peças a trabalhar4, com o que, na aplicação de um sinal de pulso, por exemplo, de freqüênciamédia de acordo com a equação de Paschen, primeiramente é inflamado oplasma nos amplifiçadores de plasma.

Uma disposição desse tipo é particularmente vantajosa quando,por exemplo, partindo de uma camada adesiva metálica, deve ser produzidauma transição graduada para uma camada de DLC. Se a camada adesiva,inicialmente de metal puro, por exemplo Cr ou Ti, sendo que, tal como é doconhecimento do técnico, também são de interesse outros metais do gruposecundário IV, V ou Vl do sistema periódico dos elementos, ou Si ou Al, foraplicada por um processo de sputter, de arco, de arco de voltagem baixa ououtro processo de PVD, e subseqüentemente, for adicionado um gás quecontém carbono, por exemplo, acetileno, metano, etano, etileno ou similar,forma-se uma camada mista, que contém, substancialmente, metal ou car-bureto metálico. Porém, não ocorre ou quase não ocorre a formação de es-truturas de carbono contendo sp3, enquanto existir apenas uma polarizaçãode CD, uma vez que, nesse caso, o gás reativo é excitado ou decompostopelo plasma em uma extensão pequena demais. Mas, se, por exemplo, foraplicado um sinal de pulso de freqüência média ao carrossel 9, o plasma decátodo oco é inflamado, primeiramente nos amplifiçadores de plasma 1, de-vido à distância menor d, d'. A ignição é facilitada por qualquer fonte deplasma adicional, por exemplo, pela descarga incandescente do alvo desputter e, caso necessário, por um campo magnético adicional, aplicadoperpendicularmente ao plano de cátodo oco. Isso pode ser produzido, porexemplo, por uma disposição de Heimholz, conhecida do técnico, deduas bobinas magnéticas em uma instalação de revestimento.

Depois da ignição do plasma de cátodo oco nos amplificadoresde plasma, pelo consumo aumentado do gás reativo, ocorre uma queda depressão, que tem como conseqüência uma ignição rápida de um outro plas-ma de cátodo oco nos espaços ocos 12, 12', 12" dos suportes de peças atrabalhar 4 e uma diminuição adicional de gás reativo. A ignição do plasmanos suportes de peças a trabalhar 4 dá-se, nesse caso, pela proporção, jáalta, de transportadores de carga dos amplificadores de plasma 1, de modototalmente sincronizado e sem oscilações de plasma. Se, então, for aumen-tada a proporção de gás reativo, o que ocorre, vantajosamente, na forma deum aumento em forma de rampa da corrente de gás reativo, fica à disposi-ção na superfície das peças a trabalhar uma alta proporção de íons de car-bono ou hidrocarboneto altamente excitados, que possibilitam a formação deestruturas contendo sp3 ou, por exemplo, por regulagem retroativa ou su-pressão dos alvos, são depositadas estruturas de sp3, que consistem, subs-tancialmente, apenas em carbono e hidrogênio. Uma outra vantagem resultano uso desses amplificadores de plasma 1 ou suportes de peças a trabalhar4 pelo fato de que o processo pode ser conduzido de tal modo que tambémno depósito de camadas isolantes, por exemplo, de DLC sobre as peças atrabalhar, a condutibilidade no lado interno do amplificador de plasma 1 oudo suporte de peças a trabalhar 4 é mantida. Isso ocorre devido à carga detemperatura elevada nessa região ou devido ao bombardeio com partículasionizadas, que, por exemplo, no uso de um gás reativo que contém carbono,provoca uma grafitização sobre a superfície interna do corpo oco ou do cá-todo oco.

A seguir, é mostrada, por meio de exemplos, a diferença para oestado da técnica e o efeito vantajoso do uso do amplificador de plasma deacordo com a invenção. Detalhes sobre os parâmetros de processo e reali-zação geométrica do dispositivo são encontrados na tabela 1. O processo érealizado sobre um carrossel com 6 ou 12 Bàumchen.

Exemplo 1Aqui, as peças a trabalhar são carregada^ sobre Bàumchende acordo com o estado da técnica, de modo que é evitado um cátodo bran-co. A corrente de substrato no processo é pequena, a velocidade de reves-timento é baixa.

Exemplo 2

Aqui, as peças são carregadas sobre Bàumchen, que corres-pondem a um dispositivo de acordo com a invenção. Com isso, na aplicaçãode uma polarização de MF, um cátodo oco é inflamado e é obtido um au-mento da corrente de substrato, bem como uma velocidade de depósito maisalta em comparação com o exemplo 1. Os parâmetros geométricos da des-carga oca foram adaptados aos parâmetros de processo, de tal modo quenem as peças são superaquecidas, nem a qualidade de camada é influenci-ada negativamente.

Exemplo 3

Aqui, as peças a trabalhar são carregadas, tal como no exemplo1, adicionalmente, 2 de 12 Bàumchen foram substituídas por um dispositivodescrito, tal como na figura 1. Alternativamente, sobre um carrossel carrega-do com 6 Bàumchen foram usados, adicionalmente 3 amplificadores deplasma 1, tal como na figura 3. Nos dois casos houve uma influência positivasobre a velocidade de depósito.

Exemplo 4

Aqui, as peças foram carregadas sobre um dispositivo, tal comono exemplo 2, o cátodo oco é operado com uma pressão elevada, o que temcomo conseqüência um aumento adicional da corrente de substrato e davelocidade de depósito, em comparação com o exemplo 1 e 2. Também sobessas condições, as peças nem são sobreaquecidas, nem a qualidade decamada é influenciada negativamente.

Exemplo 5

Aqui, as distâncias foram escolhidas maiores do que no exemplo1, mas menores do que no exemplo 2. Obviamente, d" corresponde aqui auma distância média, na região de uma reflexão de elétrons máxima, umavez que aqui o cátodo oco queima muito intensamente, as peças são supe-raquecidas e é produzida uma má qualidade de camada por grafitização.

Exemplo 6

Mostra uma nítida dependência do efeito do amplificador deplasma da freqüência do sinal elétrico aplicado. A um aumento de freqüênciade 50 para 100 kHz, pôde ser obtido um aumento substancial da corrente desubstrato e da velocidade de revestimento em relação ao exemplo 4, a pa-râmetros de resto constantes.

Embora muitas possibilidades diferentes para realização da in-venção tenham sido descritas acima, com base na descrição, fica óbvio parao técnico que existem ainda muitas outra possibilidades de concretizar dis-positivos correspondentes para ignição ou amplificação do plasma. Por e-xemplo, um dispositivo correspondente também pode ser instalado na câma-ra de vácuo, no fundo da câmara ou na tampa da câmara, em vez de sobreo carrossel, desde que o dispositivo seja isolado do recipiente e seja aplica-do um sinal elétrico correspondente, por exemplo, o sinal de polarização desubstrato.Tabela 1: Exemplos da invenção

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Claims

1. Dispositivo para amplificação e/ou ignição de um plasma dedescarga incandescente, para tratamento, particularmente para revestimen-to, de peças a trabalhar, com pelo menos um corpo oco de material eletri-camente condutor, sendo que o espaço oco do corpo oco está formado detal modo que na aplicação de um sinal elétrico no corpo oco, pelo menos emum âmbito de pressão e voltagem determinado, as condições geométricaspara ignição de uma descarga no interior do corpo oco estão atendidas, e ocorpo oco compreende pelo menos uma abertura, pela qual os transportado-res de carga podem escoar para a vizinhança do dispositivo, para, ali, possi-bilitar a ignição e operação de um plasma ou para amplificar um plasma aliexistente, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende meiosque ligam o corpo oco eletricamente com as peças a trabalhar, de modoque, substancialmente, o mesmo potencial é aplicado ao corpo oco, bemcomo à peça a trabalhar.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o corpo oco está fixado sobre um carrossel (9) para recep-ção de suportes de peças a trabalhar (4).

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que as condições geométricas para um âmbito de pressão entre 1 χ 10"3 a 5 χ 10"2 mbar, de preferência, entre 4 χ 10~3 a 2 χ 10"2, estão aten-didas.

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que as condições geométricas para um sinal elétrico com umâmbito de voltagem entre 200 a 2000 V, de preferência, entre 400 a 1200 V,estão atendidas.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que o sinal elétrico é um sinal de voltagem contínua, de volta-gem alternada, particularmente, um sinal de voltagem alternada pulsado,bipolar ou unipolar, no âmbito da freqüência média.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o corpo oco possui uma altura h e uma secção transversalcom pelo menos um parâmetro geometricamente característico d, sendoque a secção transversal tem a forma de um círculo, de 'uma elipse, de umpolígono ou uma forma composta de geometrias diferentes, e o corpo ococompreende pelo menos uma superfície lateral, que se estende sobre a altu-ra h.

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que o corpo oco está coberto em cima e/ou em baixo com umagrade.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que a superfície lateral do corpo oco apresenta diversas abertu-ras ou fendas sobre sua altura h.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que pelo menos uma superfície lateral do corpo oco compreen-de grades ou fios ou barras paralelos ou consiste, substancialmente, emuma grade ou fios ou barras paralelos.

10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que o corpo oco compreende diversos anéis circulares, elípticos,poligonais ou anéis de geometrias compostas, dispostos ;um sobre o outro,sendo que os anéis estão dispostos em uma distância a, que é suficiente-mente pequena para evitar uma ignição de uma descarga oca entre os anéis.

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que a distância a é menor do que a queda de cátodo, em umdeterminado âmbito de pressão e voltagem, particularmente, entre 1 a 60mm, de preferência, entre 5 a 25 mm.

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que os anéis estão formados como suportes de peças a traba-lhar, com alojamentos (7), sendo que os alojamentos (7) ou as peças a tra-balhar (8) estão dispostos uns aos outros em uma distância b, que é sufici-entemente pequena para impedir uma ignição de uma descarga oca entre osalojamentos de peças a trabalhar (7) ou entre as peças a trabalhar (8).

13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a distância a e/ou b é menor do que â queda de cáto-do, em um determinado âmbito de pressão e voltagem, particularmente, en-tre 1 a 60 mm, de preferência, entre 5 a 25 mm.

14. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6 ou 12, caracte-rizado pelo fato de que a distância d é menor ou igual à queda de cátododupla, mas maior ou igual à queda de cátodo simples, em um determinadoâmbito de pressão e voltagem, particularmente, de 20 a 200 mm, de prefe-rência, entre 60 e 100 mm.

15. Instalação de tratamento a vácuo para tratamento de plas-ma, particularmente, um revestimento de plasma de peças a trabalhar, ca-racterizada pelo fato de que ela compreende um dispositivo como definidoem uma das reivindicações precedentes.

16. Instalação de tratamento a vácuo de acordo com a reivindi-cação 14, caracterizada pelo fato de que a instalação compreende um dis-positivo gerador de campo magnético adicional, que atua sobre o trajeto dedescarga do cátodo oco ou amplifica o plasma.

17. Instalação de tratamento a vácuo de acordo com a reivindi-cação 16, caracterizada pelo fato de que pelo dispositivo gerador de campomagnético pode ser produzido um campo magnético 13, que atua perpendi-cularmente sobre o trajeto de descarga do cátodo oco.

18. Processo de tratamento a vácuo, caracterizado pelo fato deque é usado um dispositivo como definido em uma das reivindicações 1 a 14, para inflamar e manter em operação um plasma ou para amplificar umplasma já existente.

19. Processo de tratamento a vácuo de acordo com a reivindica-ção 18, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é usado para excitar oudissociar gás reativo ou precursores para um processo de CVD de plasmaou processos combinados de PVD/CVD.