DD295061A5

DD295061A5 - Schaltungsanordnung für Plasmareaktoren

Info

Publication number: DD295061A5
Authority: DD
Publication date: 1991-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung fuer Plasmareaktoren unter Verwendung mehrerer Generatoren und von Anpasznetzwerken. Sie ist anwendbar zur Beeinflussung der Gasentladungsparameter bei plasmagestuetzten Prozessen, wie beispielsweise beim Plasmaaetzen, beim reaktiven Ionenaetzen, beim Plasmabeschichten und bei der plasmagestuetzten Oberflaechenaktivierung. Erfindungsgemaesz werden an mindestens eine Elektrode des Plasmareaktors ueber Resonanzkreise und Anpasznetzwerke mindestens zwei HF-Generatoren unterschiedlicher Frequenzen gleichzeitig angeschlossen und gleichzeitig betrieben. Fig. 1{Schaltungsanordnung; Plasmareaktor; HF-Generatoren; Elektrode; Frequenz; Resonanzkreise; Plasmaaetzen; Plasmabeschichten}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Plasmareaktoren, insbesondere zum Plasma- und reaktiven lonenätzen, zum Plasmabeschichten, zur plasmagestützten Oberflächenaktivierung u.a.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Lösungen bekannt, bei denen an eine Elektrode eines Plasmagenerutors eine Gleichspannungsquelle oder ein HF-Generator mit fester oder fest einstellbarer Frequenz angeschlossen werden kann (DE-PS 3420347, DE-OS 3214626). Des weiteren ist nach der DE-PS 3031220 bekannt, zwei Generatoren (HF- und Mikrowelle) über verschiedene Elektroden an einen Reaktor anzuschließen. Durch die Verwendung unterschiedlicher Entladungsbedingungen sowie der gezielten Veränderung der Gasentladungsparameter, wie beispielsweise HF-Leistung und Frequenz können die plasmagestützten Prozesse beeinflußt werden, was jedoch bei den bekannten technischen Lösungen nur im begrenzten Umfang realisierbar ist.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine Lösung zu schaffen, die mit geringem technischen Aufwand eine intensivere Beeinflussung der Gasentladungsparameter gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die die Einflußnahme der HF-Frequenz auf den Gasentladungsprozeß erhöht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung mehrerer HF-Generatoren und von Anpaßnetzwerken dadurch gelöst, daß an mindestens eine Elektrode des Plasmareaktors über Resonanzkreise und Anpaßnetzwerke mindestens zwei HF-Generatoren unterschiedlicher Frequenz gleichzeitig angeschlossen sind und daß während des Betriebes an der einen Elektrode mindestens zwei Spannungen unterschiedlicher Frequenz anliegen.

Vorzugsweise sind dazu HF-Generatoren mit einer hohen Festfrequenz, beispielsweise den Industriefrequenzen 13,56MHz oder 27,12MHz, und HF-Generatoren mit einer niedrigen Frequenz, vorzugsweise zwischen 10OkHz und 50OkHz, gegebenenfalls, durchstimmbar, zu verwenden.

Erfindungsgemäß kann die Schaltungsanordnung konkret dadurch ausgestaltet sein, daß in die Zuleitung vom Anpaßglied für den HF-Generator mit der niedrigen Frequenz zur Elektrode seriell ein auf die hohe Frequenz des anderen HF-Generators abgestimmter Parallelresonanzkreis eingefügt Ist und daß dem Eingang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der hohen Frequenz ein auf diese Frequenz abgestimmter Parallelresonanzkreis parallel geschaltet ist (Flg. 1) oder daß zusätzlich seriell in die Zuleitung vom Anpaßglied für den HF-Generator mit der hohen Frequenz zur Elektrode ein auf die hohe Frequenz abgestimmter Relhenresonanzkrols eingefügt ist (Fig. 2) oder daß am Eingang oder am Ausgang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der hohen Frequenz eine Frequenzsperre, bestehend aus auf die hohe Frequenz abgestimmtem Reihenresonanz· sowie Parallolresonanzkreis, und daß am Ausgang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der niedrigen Frequenz seriell ein auf die hohe Frequenz des anderen HF-Generators abgestimmter Parallelresonanzkreis seriell angeschlossen sind. ,

Die erfindungsgemäße Lösung beruht darauf, daß durch das gleichzeitige Betreiben des Plasmareaktors mit Spannungen unterschiedlicher Frequenz und deren Einspeisung über eine Elektrode eine Erhöhung der Einflußnahme auf die Prozesse in der Plasmaentladung realisierbar ist. Durch das Anliegen unterschiedlicher Frequenzen an einer Elektrode wird die elektrische Generierung von sehr reaktionsfähigen elektrischen Spezies aus den inerten Molekülgasen erweitert und sowohl der Schichtabtragungs- als auch der Schichtwachstums-Prozeß gezielt gesteuert.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dies durch die beanspruchten Schaltungsanordnungen möglich, die darauf beruhen, daß die eingefügten Resonanzkreise im Resonanzfall entsprechend ihrer Güte den HF-Generator mit der hohen Frequenz kaum belasten und für die niedrige Frequenz keinen nennenswerten Widerstand darstellen.

Ausführungsbelsplele

Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: Schaltungsanordnung mit zwei Parallelresonanzkreisen

Fig. 2: Schaltungsanordnung mit zusätzlichem Reihenresonanzkreis

Fig.3: Schaltungsanordnung mit Frequenzsperre aus Reihen- und Parallelresonanzkreisen.

Fig. 1 zeigt einen Anwendungsfall unter Verwendung eines erweiterten L-Gliedes als Anpaßnetzwerk AN 1 für den Generator HF1 mit der hohen Frequenz, der z. B. auf der Industriefrequenz f_h = 13,56 MHz arbeitet. Der Generator HF2 mit der tiefen Frequenz sei durchstimmbar von f_t = 100...50OkHz.

Der auf die Betriebsfroquenz f_h abgestimmte Parallelresonanzkreis 1 stellt einen so großen Resonanzwiderstand für f_h dar, daß der HF-Generator HF2 vor Spannungen dieser Frequenz geschützt ist. Andererseits bildet, vom Reaktor 3 aus gesehen, der Spannungsteiler, bestehend aus dem veränderlichen Längskondensator Ci im Anpaßglied AN 1 und der Parallelinduktivität L_p im Parallelresonanzkreis 2, für den HF-Generator HF1 für vom HF-Generator HF2 erzeugte Spannungen f₍ < 50OkHz einen wirkungsvollen, aber einfachen Schutz.

Fig. 2 zeigt einen Anwendungsfall, bei dem zur Dämpfung der Spannungen tiefer Frequenzen, z. B. f_t < 500 kHz der Längswiderstand des Spannungsteilers nicht ausreicht. In diesem Fall kann man den Längswiderstand des Spannungsteilers durch serielles Einfügen eines auf die hohe Frequenz f_h abgestimmten Reihenresonanzkreises 4 in die Zuleitung vom Anpaßglied AN 1 zum gemeinsamen Einspeisepunkt 5 erhöhon.

GemSß Fig. 3 ist es des weiteren möglich, den zur Dämpfung der Spannungen tiefer Frequenzen f, erforderlichen Spannungsteiler, bestehend aus dem auf die hohe Frequenz fh abgestimmten Reihenresonanzkreis 4 (Fig. 2) und dem ebenso abgestimmten Parallelresonanzkreis 2 (Fig.2) lokal zusammenzufassen und diese Kombination von Reihen- und Parallelresonanzkreis 6 entweder vor oder hinter dem Anpaßglied AN 1 anzuordnen (6a bzw. 6 b).

Claims

1. Schaltungsanordnung für Plasmareaktoren unter Verwendung von mehreren HF-Generatoren und von Anpaßnetzwerken, gekonnzeichnet dadurch, daß mindestens eine Elektrode des Plasmareaktors über Resonanzkreise und Anpaßnetzwerke mit mindestens zwei HF-Generatoren unterschiedlicher Frequenzen gleichzeitig verbunden ist und während des Betriebes an der einen Elektrode mindestens zwei Spannungen unterschiedlicher Frequenz anliegen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadrirch, daß als Generator mit der höheren Frequenz einer mit einer Festfrequenz von 13,56 MHz oder 27,12 MHz und als Generator mit der niederen Frequenz ein von 10OkHz bis 50OkHz durchstimmbarer verwendet wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in die Zuleitung vom Anpaßglied für den HF-Generator mit der niedrigen Frequenz zur Elektrode seriell ein auf die hohe Frequenz des anderen HF-Generators abgestimmter Parallelresonanzkreis eingefügt ist und daß dem Eingang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der hohen Frequenz ein auf diese Frequenz abgestimmter Parallelresonanzkreis parallel geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß seriell in die Zuleitung vom Anpaßglied für den HF-Generator mit der hohen Frequenz zur Elektrode ein auf die hohe Frequenz abgestimmter Reihenresonanzkreis eingefügt ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß am Eingang oder am Ausgang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der hohen Frequenz eine Frequenzsperre, bestehend aus auf die hohe Frequenz abgestimmtem Reihenresonanz- sowie Parallelresonanzkreis, und daß am Ausgang des Anpaßgliedes für den HF-Generator mit der niedrigen Frequenz seriell ein auf die hohe Frequenz des anderen HF-Generators abgestimmter Pataüelresonanzkreis seriell angeschlossen sind.