JPH04228575A - 工作物の反応性表面処理法とその処理室 - Google Patents
工作物の反応性表面処理法とその処理室Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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-
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- C23C16/45517—Confinement of gases to vicinity of substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、処理室に作業ガスが少
なくとも1つの給気口から送入され、少なくとも1つの
排気口を通して処理室から吸引され、その際、前記開口
が処理すべき表面の領域でそれぞれ隣合い、開口軸がこ
の表面に対して概ね直角である、工作物の反応性表面処
理法装置に関する。
なくとも1つの給気口から送入され、少なくとも1つの
排気口を通して処理室から吸引され、その際、前記開口
が処理すべき表面の領域でそれぞれ隣合い、開口軸がこ
の表面に対して概ね直角である、工作物の反応性表面処
理法装置に関する。
【0002】さらに、本発明は、処理室内で工作物の処
理すべき表面を位置決めするための保持具と、位置決め
された表面と向き合って、給気装置と結合した少なくと
も1つの作業ガスの給気口と、この給気口と直接隣合う
排気装置と結合した少なくとも1つの排気口とを有し、
その際、開口軸が前記開口と向き合う表面の領域に対し
て概ね直角である、工作物の反応性表面処理のための処
理室に関する。
理すべき表面を位置決めするための保持具と、位置決め
された表面と向き合って、給気装置と結合した少なくと
も1つの作業ガスの給気口と、この給気口と直接隣合う
排気装置と結合した少なくとも1つの排気口とを有し、
その際、開口軸が前記開口と向き合う表面の領域に対し
て概ね直角である、工作物の反応性表面処理のための処
理室に関する。
【0003】本発明は、基本的に、反応性表面処理法に
おけるガス流の形成、つまり、表面処理において化学的
に反応するガス成分を含んだ作業ガスの供給、およびこ
の反応の反応生成物を含んだ処理室からのガスの吸引に
関する。
おけるガス流の形成、つまり、表面処理において化学的
に反応するガス成分を含んだ作業ガスの供給、およびこ
の反応の反応生成物を含んだ処理室からのガスの吸引に
関する。
【0004】
【従来の技術】フランス特許第2623524号により
、作業ガスを処理すべき表面の側方から処理室に供給し
、反応生成物を含むガスを表面と向き合う多数の排気口
から吸引するCVD(chemical vapou
r deposition)被覆法が公知である。ヨ
ーロッパ特許公開公報第283007号により、作業ガ
スを処理すべき表面と向き合う多数の開口から処理室に
供給し、反応生成物を含むガスを処理すべき表面の側方
から吸引するCVD被覆法が公知である。
、作業ガスを処理すべき表面の側方から処理室に供給し
、反応生成物を含むガスを表面と向き合う多数の排気口
から吸引するCVD(chemical vapou
r deposition)被覆法が公知である。ヨ
ーロッパ特許公開公報第283007号により、作業ガ
スを処理すべき表面と向き合う多数の開口から処理室に
供給し、反応生成物を含むガスを処理すべき表面の側方
から吸引するCVD被覆法が公知である。
【0005】ヨーロッパ特許公開公報第322466号
により、プラズマを援用した(PE)CVD法が公知で
ある。この方法によれば、作業ガスを処理すべき表面と
向き合う多数の開口から供給し、反応生成物を排気口か
ら吸引する。排気口は工作物を中心に概ね給気口と向き
合っているため、ガス流は半径方向に工作物の周辺を回
って排気口に進む。ヨーロッパ特許公開公報第3035
08号により、やはりPECVD法が公知である。この
方法によれば、工作物が作業位置にあるときに、作業ガ
スを処理すべき表面と向き合う開口から供給する。その
際、反応生成物を含むガスは処理すべき表面の側方から
吸引される。
により、プラズマを援用した(PE)CVD法が公知で
ある。この方法によれば、作業ガスを処理すべき表面と
向き合う多数の開口から供給し、反応生成物を排気口か
ら吸引する。排気口は工作物を中心に概ね給気口と向き
合っているため、ガス流は半径方向に工作物の周辺を回
って排気口に進む。ヨーロッパ特許公開公報第3035
08号により、やはりPECVD法が公知である。この
方法によれば、工作物が作業位置にあるときに、作業ガ
スを処理すべき表面と向き合う開口から供給する。その
際、反応生成物を含むガスは処理すべき表面の側方から
吸引される。
【0006】大気圧状態でも真空状態でも実施されるC
VD法の枠内では、米国特許第4817558号により
、作業ガスを処理すべき表面と向き合う開口から供給し
、反応生成物をやはり処理すベき表面の側方または周辺
から吸引するCVD法が公知である。他方では、ヨーロ
ッパ特許公開公報第254654号により、ガスを概ね
処理すべき表面全体を通して流動させること、つまり、
作業ガスを処理すべき表面の片側で送入し、他側で吸引
することが公知である。
VD法の枠内では、米国特許第4817558号により
、作業ガスを処理すべき表面と向き合う開口から供給し
、反応生成物をやはり処理すベき表面の側方または周辺
から吸引するCVD法が公知である。他方では、ヨーロ
ッパ特許公開公報第254654号により、ガスを概ね
処理すべき表面全体を通して流動させること、つまり、
作業ガスを処理すべき表面の片側で送入し、他側で吸引
することが公知である。
【0007】最後に、米国特許第4297162号によ
り、RFプラズマ腐食法において、処理すべき表面と向
き合う多数の開口から作業ガスを供給することが公知で
ある。その際、工作物表面に所期の腐食状態を達成する
ために、開口は処理すべき表面に対して種々の間隔を有
する。ガスと、それとともに反応性腐食プロセスの反応
生成物とは、処理室と接続した真空ポンプを介して処理
室から吸引される。排気管は処理すベき工作物に対して
給気口とは反対側に配置され、ガス流が半径方向に工作
物の周辺を回って工作物の中央下方に配置された流出管
に進むようになっている。
り、RFプラズマ腐食法において、処理すべき表面と向
き合う多数の開口から作業ガスを供給することが公知で
ある。その際、工作物表面に所期の腐食状態を達成する
ために、開口は処理すべき表面に対して種々の間隔を有
する。ガスと、それとともに反応性腐食プロセスの反応
生成物とは、処理室と接続した真空ポンプを介して処理
室から吸引される。排気管は処理すベき工作物に対して
給気口とは反対側に配置され、ガス流が半径方向に工作
物の周辺を回って工作物の中央下方に配置された流出管
に進むようになっている。
【0008】作業ガスの少なくとも一部が化学的に反応
する反応性表面処理において、処理すベき表面のすぐ近
傍の領域で、まだ消費されない反応ガスと気相反応生成
物との濃度比は、処理作用、すなわち被覆率もしくは腐
食率にとって重要な意味をもつ。ここで、「率」とは単
位時間あたりの量である。
する反応性表面処理において、処理すベき表面のすぐ近
傍の領域で、まだ消費されない反応ガスと気相反応生成
物との濃度比は、処理作用、すなわち被覆率もしくは腐
食率にとって重要な意味をもつ。ここで、「率」とは単
位時間あたりの量である。
【0009】新鮮に供給された反応性作業ガス流が表面
をなめ、ここで反応するとき、このガス流において上記
の比は連続的に、新鮮な反応性ガスにとって不利に変化
する。それによって、なめられた表面沿いの処理作用も
変化する。この現象は、前記の方法では考慮されていな
い。ガス流が処理すべき表面を大きい面積で概ね連続的
になめる場合は、必ず上述の現象が生じる。したがって
、この現象は、処理すべき表面の幾つかの給気口から作
業ガスを供給し、処理すべき表面の周辺から反応生成物
を含むガスを吸引する場合に生じる。このとき、概ね半
径方向の、または中央から周辺に向かう容積の大きいガ
ス流が発生する。
をなめ、ここで反応するとき、このガス流において上記
の比は連続的に、新鮮な反応性ガスにとって不利に変化
する。それによって、なめられた表面沿いの処理作用も
変化する。この現象は、前記の方法では考慮されていな
い。ガス流が処理すべき表面を大きい面積で概ね連続的
になめる場合は、必ず上述の現象が生じる。したがって
、この現象は、処理すべき表面の幾つかの給気口から作
業ガスを供給し、処理すべき表面の周辺から反応生成物
を含むガスを吸引する場合に生じる。このとき、概ね半
径方向の、または中央から周辺に向かう容積の大きいガ
ス流が発生する。
【0010】さて、米国特許第4209357号により
、処理すべき工作物表面のプラズマ腐食法の枠内で、作
業ガスのための多数の給気口および多数の排気口を向き
合って設けることが公知である。これらは共同で反応室
における作業ガスの均一な供給と吸引を可能にする。
、処理すべき工作物表面のプラズマ腐食法の枠内で、作
業ガスのための多数の給気口および多数の排気口を向き
合って設けることが公知である。これらは共同で反応室
における作業ガスの均一な供給と吸引を可能にする。
【0011】ドイツ特許公開公報第3020815号に
より、プラズマを援用した反応性被覆法において、作業
ガスを貯蔵室から1つのグロー放電電極内の開口を通し
て電極間の本来の処理室に供給し、反応生成物を処理室
から同じ開口を通して同じ貯蔵室に吸引することが公知
である。その際、作業ガス流は処理室内に進み、反応生
成物流はガス拡散に基づいて処理室から貯蔵室に戻る。
より、プラズマを援用した反応性被覆法において、作業
ガスを貯蔵室から1つのグロー放電電極内の開口を通し
て電極間の本来の処理室に供給し、反応生成物を処理室
から同じ開口を通して同じ貯蔵室に吸引することが公知
である。その際、作業ガス流は処理室内に進み、反応生
成物流はガス拡散に基づいて処理室から貯蔵室に戻る。
【0012】この方法では、処理室における作業ガスお
よび反応生成物の分布は、ほとんど制御できない。した
がって、新鮮な反応ガスの大部分が被覆すべき工作物の
領域に存在することが保証されない。なぜならば、これ
は処理室における反応分布と、一方では新鮮な反応ガス
の、他方では反応生成物の拡散速度とに依存しているか
らである。
よび反応生成物の分布は、ほとんど制御できない。した
がって、新鮮な反応ガスの大部分が被覆すべき工作物の
領域に存在することが保証されない。なぜならば、これ
は処理室における反応分布と、一方では新鮮な反応ガス
の、他方では反応生成物の拡散速度とに依存しているか
らである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特に
CVD法または反応性PVD(physical v
apour deposition)法に応用するた
めの、冒頭に記載した種類の方法および処理室を得るこ
とである。それにより、(a)処理すべき工作物表面の
領域で処理作用に選択的に影響できる。(b)供給され
た反応性ガスがより効果的に表面処理に利用される。
CVD法または反応性PVD(physical v
apour deposition)法に応用するた
めの、冒頭に記載した種類の方法および処理室を得るこ
とである。それにより、(a)処理すべき工作物表面の
領域で処理作用に選択的に影響できる。(b)供給され
た反応性ガスがより効果的に表面処理に利用される。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を、
処理室に作業ガスが少なくとも1つの給気口から送入さ
れ、少なくとも1つの排気口を通して処理室から吸引さ
れ、その際、前記開口が処理すべき表面の領域でそれぞ
れ隣合い、開口軸が前記表面に対して概ね直角である、
工作物の反応性表面処理法において、給気および/また
は排気の変化によって前記領域において選択的に処理作
用が変化するように、前記開口の間隔、前記開口と前記
領域との間隔、給気および排気を選択することを特徴と
する工作物の反応性表面処理法によって解決する。
処理室に作業ガスが少なくとも1つの給気口から送入さ
れ、少なくとも1つの排気口を通して処理室から吸引さ
れ、その際、前記開口が処理すべき表面の領域でそれぞ
れ隣合い、開口軸が前記表面に対して概ね直角である、
工作物の反応性表面処理法において、給気および/また
は排気の変化によって前記領域において選択的に処理作
用が変化するように、前記開口の間隔、前記開口と前記
領域との間隔、給気および排気を選択することを特徴と
する工作物の反応性表面処理法によって解決する。
【0015】また、本発明による処理室は、処理室内で
工作物の処理すべき表面を位置決めするための保持具と
、位置決めされた表面と向き合って、給気装置と結合し
た少なくとも1つの作業ガスの給気口と、該給気口と直
接隣合う排気装置と結合した少なくとも1つの排気口と
を有し、その際、開口軸が前記開口と向き合う表面の領
域に対して概ね直角である、工作物の反応性表面処理の
ための処理室において、少なくとも1つの調整によって
表面の領域で選択的に処理作用が変化するように、開口
に対する保持、給気装置および排気装置の調整を選択す
ることを特徴とする。
工作物の処理すべき表面を位置決めするための保持具と
、位置決めされた表面と向き合って、給気装置と結合し
た少なくとも1つの作業ガスの給気口と、該給気口と直
接隣合う排気装置と結合した少なくとも1つの排気口と
を有し、その際、開口軸が前記開口と向き合う表面の領
域に対して概ね直角である、工作物の反応性表面処理の
ための処理室において、少なくとも1つの調整によって
表面の領域で選択的に処理作用が変化するように、開口
に対する保持、給気装置および排気装置の調整を選択す
ることを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明が前提とする知見は、次のとおりである
。上掲の技術におけるように、多量のガス流が処理すべ
き表面に沿って発生せず、ガス流が処理すべき表面に向
かって進み、そこで反転し、その近傍で再び戻る選択的
な表面領域が形成される。これによって、新鮮な反応ガ
スが処理すべき表面沿いの流動路が長くなるに連れて次
第に多く消費され、したがって表面に沿って種々の処理
条件が生じるという問題が解決され、また、表面の領域
で処理作用に選択的に影響することが可能となる。
。上掲の技術におけるように、多量のガス流が処理すべ
き表面に沿って発生せず、ガス流が処理すべき表面に向
かって進み、そこで反転し、その近傍で再び戻る選択的
な表面領域が形成される。これによって、新鮮な反応ガ
スが処理すべき表面沿いの流動路が長くなるに連れて次
第に多く消費され、したがって表面に沿って種々の処理
条件が生じるという問題が解決され、また、表面の領域
で処理作用に選択的に影響することが可能となる。
【0017】さらに、全く反応しないか、わずかしか反
応しない反応ガスの「海」が形成されないため、プロセ
スまたは処理室に供給された新鮮な反応ガスが、著しく
高い割合で処理にとって効果的に利用される。
応しない反応ガスの「海」が形成されないため、プロセ
スまたは処理室に供給された新鮮な反応ガスが、著しく
高い割合で処理にとって効果的に利用される。
【0018】したがって、本発明においては基本的に従
来の技術と異なり、処理すべき表面が給気口および排気
口の近傍に配置され、それらの下方に位置する表面領域
で、これらの開口において調整された、または優勢な給
気もしくは排気条件によって与えられたガス流がなおも
優勢である。このことは、ガスの送入と、それに付随す
る吸引が、給気口における蒸発パルスの変化および/ま
たは給気もしくは吸引される質量流の成形もしくは排気
口の形成などによって変化すると、前記の2つの開口の
すぐ下方にある表面領域で、被覆率、腐食率またはスパ
ッタ率など、処理作用の変化が生じることによって認識
される。しかし、隣合う表面領域では、この変化はほと
んど影響しない。この場合、もちろん、変化する処理作
用は、隣合う領域では連続的にしか消失しないことは考
慮される。
来の技術と異なり、処理すべき表面が給気口および排気
口の近傍に配置され、それらの下方に位置する表面領域
で、これらの開口において調整された、または優勢な給
気もしくは排気条件によって与えられたガス流がなおも
優勢である。このことは、ガスの送入と、それに付随す
る吸引が、給気口における蒸発パルスの変化および/ま
たは給気もしくは吸引される質量流の成形もしくは排気
口の形成などによって変化すると、前記の2つの開口の
すぐ下方にある表面領域で、被覆率、腐食率またはスパ
ッタ率など、処理作用の変化が生じることによって認識
される。しかし、隣合う表面領域では、この変化はほと
んど影響しない。この場合、もちろん、変化する処理作
用は、隣合う領域では連続的にしか消失しないことは考
慮される。
【0019】請求項1の記載に従い、上述したように隣
合う給気口と排気口だけでも、その下方にある工作物の
表面領域に計画的に影響することが可能である。この最
も簡単な構成において、発見的に言えば、給気口から隣
合う排気口へのU形流動が生じる。したがって、選択的
に影響される表面領域は、この流動がなおも優勢な処理
室の領域にある。これに対し、請求項2による方策では
、1辺の周りを回転するU形の空間面による流動像が生
じる。したがって、処理すべき表面の選択的に影響され
る領域は大きくなる。
合う給気口と排気口だけでも、その下方にある工作物の
表面領域に計画的に影響することが可能である。この最
も簡単な構成において、発見的に言えば、給気口から隣
合う排気口へのU形流動が生じる。したがって、選択的
に影響される表面領域は、この流動がなおも優勢な処理
室の領域にある。これに対し、請求項2による方策では
、1辺の周りを回転するU形の空間面による流動像が生
じる。したがって、処理すべき表面の選択的に影響され
る領域は大きくなる。
【0020】同様のことは、請求項3の記載による方策
において、流動方向の反転について言える。本発明によ
る方法を処理すべきほぼ全表面に沿って利用するために
、請求項4の記載による方策が提案される。
において、流動方向の反転について言える。本発明によ
る方法を処理すべきほぼ全表面に沿って利用するために
、請求項4の記載による方策が提案される。
【0021】提案された方法は、大気圧および真空のい
ずれにおける表面処理法にも適している。とりわけ、C
VD法、特に熱分解CVD法に適している。熱分解CV
D法に適しているのは、プラズマを援用しない場合に、
処理作用の分布が非常に強く上記のガス流に依存してい
るからである。他方、プラズマを援用したCVD法では
、プラズマ放電のパラメータもこの分布に決定的に影響
しえる。しかし、本発明による方法により、この場合も
特定の目標分布を実現し、放電に起因する好ましくない
影響を抑制することも、もちろん可能である。
ずれにおける表面処理法にも適している。とりわけ、C
VD法、特に熱分解CVD法に適している。熱分解CV
D法に適しているのは、プラズマを援用しない場合に、
処理作用の分布が非常に強く上記のガス流に依存してい
るからである。他方、プラズマを援用したCVD法では
、プラズマ放電のパラメータもこの分布に決定的に影響
しえる。しかし、本発明による方法により、この場合も
特定の目標分布を実現し、放電に起因する好ましくない
影響を抑制することも、もちろん可能である。
【0022】この事実に鑑み、本発明による方策は、直
流または交流放電を用いる方法にも適している。後者に
ついては、場合により、公知の方法による工作物の直流
バイアスを用いることができる。やはり公知の方法で、
放電に高周波領域またはマイクロ波領域で交流が供給さ
れる。
流または交流放電を用いる方法にも適している。後者に
ついては、場合により、公知の方法による工作物の直流
バイアスを用いることができる。やはり公知の方法で、
放電に高周波領域またはマイクロ波領域で交流が供給さ
れる。
【0023】さらに、請求項8の記載により、提案され
た方策は反応性PVD法にも適している。この方法では
、物理的(イオン化)過程が化学的ガス反応のように進
行する。したがって、提案された方策は、ガスが反応に
より、特に処理すべき表面の領域で「消費」されるプロ
セスに適している。上述の課題を解決する処理室は、請
求項9による特徴を有する。その実施態様が、請求項1
0から請求項12に記載されている。
た方策は反応性PVD法にも適している。この方法では
、物理的(イオン化)過程が化学的ガス反応のように進
行する。したがって、提案された方策は、ガスが反応に
より、特に処理すべき表面の領域で「消費」されるプロ
セスに適している。上述の課題を解決する処理室は、請
求項9による特徴を有する。その実施態様が、請求項1
0から請求項12に記載されている。
【0024】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図4に、ここでは図示されない処理室に
おける本発明による方策を概念的および原理的に示す。
細に説明する。図4に、ここでは図示されない処理室に
おける本発明による方策を概念的および原理的に示す。
【0025】反応空間VKの境界面1において、作業ガ
スGinのための給気口3が配置されている。これらの
給気口3を通って反応性処理プロセスに必要な作業ガス
が流入する。さらに、排気口5が設けられている。これ
らの排気口を通って、反応室から反応生成物を伴うガス
が吸引される。給気口3と排気口5は互いに直接隣合っ
ている。互いに隣接した給気口3もしくは排気口5の主
流動方向は、概ね平行である。
スGinのための給気口3が配置されている。これらの
給気口3を通って反応性処理プロセスに必要な作業ガス
が流入する。さらに、排気口5が設けられている。これ
らの排気口を通って、反応室から反応生成物を伴うガス
が吸引される。給気口3と排気口5は互いに直接隣合っ
ている。互いに隣接した給気口3もしくは排気口5の主
流動方向は、概ね平行である。
【0026】直接隣合っているという表現について、考
察された1つの種類の開口3または5(例えば給気口3
)から、これを中心とした同心円、場合により球面上に
おいて間隔が拡大する場合に、最初に当たる1つ以上の
開口は別の種類、すなわち5または3である(たとえば
排気口5)。本発明において、反応空間もしくはプロセ
ス空間VKは、対をなす給気口3/排気口5の近傍のみ
で、本発明によって処理すべき表面を配置するために利
用される。
察された1つの種類の開口3または5(例えば給気口3
)から、これを中心とした同心円、場合により球面上に
おいて間隔が拡大する場合に、最初に当たる1つ以上の
開口は別の種類、すなわち5または3である(たとえば
排気口5)。本発明において、反応空間もしくはプロセ
ス空間VKは、対をなす給気口3/排気口5の近傍のみ
で、本発明によって処理すべき表面を配置するために利
用される。
【0027】図4に、本発明においてどの空間部分VP
が利用されるかを、境界面1を基準として破線で示す。 給気口3と排気口5の対の間に生じるU形流動を、全く
概念的に示す。互いに隣合うU形ガス流動区域がプロセ
ス空間内にどの程度張り出すかは、主として次によって
いる。(a)給気条件、すなわち最終的には送入される
ガスのパルス。(b)処理室内の圧力条件。(c)排気
条件、すなわち吸引される容積流または質量流。真空プ
ロセスにおける指針として、この大きさの変化は、開口
間隔の約2倍2dまでが妥当である。
が利用されるかを、境界面1を基準として破線で示す。 給気口3と排気口5の対の間に生じるU形流動を、全く
概念的に示す。互いに隣合うU形ガス流動区域がプロセ
ス空間内にどの程度張り出すかは、主として次によって
いる。(a)給気条件、すなわち最終的には送入される
ガスのパルス。(b)処理室内の圧力条件。(c)排気
条件、すなわち吸引される容積流または質量流。真空プ
ロセスにおける指針として、この大きさの変化は、開口
間隔の約2倍2dまでが妥当である。
【0028】図4の(B)に、給気口3および排気口5
ならびにそれらの間にあるガス流を、処理すべき表面6
について概念的に示す。たとえば開口3から送入される
ガスや、排気管5を通って吸引される容積流もしくは質
量流のパルスを高めることによって、給気条件および/
または排気条件が変化すると、処理すべき表面6の2つ
の開口3および5と向き合う領域6aが、本発明に従い
、2つの開口3,5から離れている場合、概念的に図示
したように、処理作用の変化wが生じる。主として、こ
れらの開口と向き合う領域6aにおいて、腐食率、スパ
ッタ率または被覆率など、処理作用wの変化が生じる。 しかも、この変化は概ねこの領域のみに生じ、表面6の
隣合う領域では生じない。
ならびにそれらの間にあるガス流を、処理すべき表面6
について概念的に示す。たとえば開口3から送入される
ガスや、排気管5を通って吸引される容積流もしくは質
量流のパルスを高めることによって、給気条件および/
または排気条件が変化すると、処理すべき表面6の2つ
の開口3および5と向き合う領域6aが、本発明に従い
、2つの開口3,5から離れている場合、概念的に図示
したように、処理作用の変化wが生じる。主として、こ
れらの開口と向き合う領域6aにおいて、腐食率、スパ
ッタ率または被覆率など、処理作用wの変化が生じる。 しかも、この変化は概ねこの領域のみに生じ、表面6の
隣合う領域では生じない。
【0029】図2を参照すると、ここでは平坦な面1に
おける対間隔dを変化させるか、給気条件、排気条件、
たとえば吸気量、排気量を変化させることによって、処
理作用の分布を変えることができる。図2に、開口間隔
dの変化を示す。破線は、ほぼ等しい局所的な処理作用
が生じる面7を概念的に示したものである。局所的な対
間隔dの計画的な変化、および/または、上述したよう
に、給気口直径φ3もしくは排気口直径φ5、単位時間
あたり供給もしくは吸引されるガス量min,mout
、または給気パルスの変化によって、本発明によって利
用される空間部分VPにおいて所望の作用分布が生じる
。これによって、9で示すように、表面における所望の
処理作用分布に従って、処理すべき工作物表面を上記の
空間分布VPに配置できる。
おける対間隔dを変化させるか、給気条件、排気条件、
たとえば吸気量、排気量を変化させることによって、処
理作用の分布を変えることができる。図2に、開口間隔
dの変化を示す。破線は、ほぼ等しい局所的な処理作用
が生じる面7を概念的に示したものである。局所的な対
間隔dの計画的な変化、および/または、上述したよう
に、給気口直径φ3もしくは排気口直径φ5、単位時間
あたり供給もしくは吸引されるガス量min,mout
、または給気パルスの変化によって、本発明によって利
用される空間部分VPにおいて所望の作用分布が生じる
。これによって、9で示すように、表面における所望の
処理作用分布に従って、処理すべき工作物表面を上記の
空間分布VPに配置できる。
【0030】図3に、例として給気口3もしくは排気口
5の可能な4つの配置を示す。図3の(A)によれば、
それぞれ1つの給気口3に対して、これを中心とする同
心円上に複数の排気口5が設けられている。これらの開
口は破線で記入した領域6aで、本発明により結合して
運転される給気口もしくは排気口を形成する。
5の可能な4つの配置を示す。図3の(A)によれば、
それぞれ1つの給気口3に対して、これを中心とする同
心円上に複数の排気口5が設けられている。これらの開
口は破線で記入した領域6aで、本発明により結合して
運転される給気口もしくは排気口を形成する。
【0031】図3の(B)では、上記の関係は逆である
。1つの中央の排気口5に対して、同心円上で、複数の
給気口が対応している。これらの開口は、本発明により
共同で、表面領域6aにおける処理作用wに影響する。
。1つの中央の排気口5に対して、同心円上で、複数の
給気口が対応している。これらの開口は、本発明により
共同で、表面領域6aにおける処理作用wに影響する。
【0032】図3の(C)では、たとえば円形基体の表
面処理のための開口配置の一部を示す。この開口配置は
、放射状に配置された給気口3もしくはこれらに対応す
る排気口5の列によって形成されている。それゆえ、流
動像は、破線で示すように、概ね方位状である。それぞ
れ隣合う開口列は、概ね扇形領域6aに作用する。
面処理のための開口配置の一部を示す。この開口配置は
、放射状に配置された給気口3もしくはこれらに対応す
る排気口5の列によって形成されている。それゆえ、流
動像は、破線で示すように、概ね方位状である。それぞ
れ隣合う開口列は、概ね扇形領域6aに作用する。
【0033】図3の(D)では、やはり例として、円形
基体の表面処理のために、個々の穴の代わりに、給気ス
リット3aもしくは排気スリット5aが方位状に配置さ
れている。これによって概ね放射状の流動像が得られる
。その際、隣合う開口3aもしくは5aは環状表面領域
6aに作用する。
基体の表面処理のために、個々の穴の代わりに、給気ス
リット3aもしくは排気スリット5aが方位状に配置さ
れている。これによって概ね放射状の流動像が得られる
。その際、隣合う開口3aもしくは5aは環状表面領域
6aに作用する。
【0034】処理すべき表面において給気口および排気
口によって生じる流動を作用させるという本発明による
方策のおかげで、流動像もしくは流動域を計画的に設計
することにより、処理すべき工作物表面における腐食率
分布、スパッタ率分布または被覆率分布など計画的な処
理作用分布を達成できる。
口によって生じる流動を作用させるという本発明による
方策のおかげで、流動像もしくは流動域を計画的に設計
することにより、処理すべき工作物表面における腐食率
分布、スパッタ率分布または被覆率分布など計画的な処
理作用分布を達成できる。
【0035】図1に、本発明に基づいて構成された真空
処理室の縦断面図を概念的に示す。これは、たとえばR
Fプラズマ発生器を備えたプラズマCVD表面処理室で
ある。この構成においては、本発明による方策は計画的
に反応空間の特定の領域においてのみ利用される。
処理室の縦断面図を概念的に示す。これは、たとえばR
Fプラズマ発生器を備えたプラズマCVD表面処理室で
ある。この構成においては、本発明による方策は計画的
に反応空間の特定の領域においてのみ利用される。
【0036】たとえばヨーロッパ特許公開公報第324
66号によりプラズマCVDについて公知のように、概
ね均一に分布した等しい給気口4の配置構成13から、
つまり基体10と向き合う作業ガス分配室12から、基
体10に反応ガスAが供給される。分配室12には、管
16を通ってガスが供給される。
66号によりプラズマCVDについて公知のように、概
ね均一に分布した等しい給気口4の配置構成13から、
つまり基体10と向き合う作業ガス分配室12から、基
体10に反応ガスAが供給される。分配室12には、管
16を通ってガスが供給される。
【0037】たとえば、図5に示すように、基体10の
周辺領域において、本発明に従い基体10の表面と離れ
て給気口3と排気口5の対が設けられている。開口対3
,5の配置は本発明と対応している。しかし、処理室1
4の中心領域における給気口4および周辺領域に配置さ
れた排気口18は従来の技術に対応している。
周辺領域において、本発明に従い基体10の表面と離れ
て給気口3と排気口5の対が設けられている。開口対3
,5の配置は本発明と対応している。しかし、処理室1
4の中心領域における給気口4および周辺領域に配置さ
れた排気口18は従来の技術に対応している。
【0038】本発明に従って配置された排気口5および
従来の技術に従って配置された周辺領域の排気口18は
、ガス集合室20と連通し、戻り管22と接続している
。従来の技術による給気口4と、本発明によって設けら
れた給気口3の方は、ガス配分室12と連通している。 24で概念的に示されるように、給気口3および4なら
びに排気口5の配置は、処理室14の壁とは電気的に絶
縁され、特定の場合にRF(無線周波)もしくはHF(
高周波)発電機26によって運転される。基体10およ
び処理室14の壁は、たとえば大地電位にある。しかし
、基体10に直流電圧を与えることも問題なく可能であ
る。
従来の技術に従って配置された周辺領域の排気口18は
、ガス集合室20と連通し、戻り管22と接続している
。従来の技術による給気口4と、本発明によって設けら
れた給気口3の方は、ガス配分室12と連通している。 24で概念的に示されるように、給気口3および4なら
びに排気口5の配置は、処理室14の壁とは電気的に絶
縁され、特定の場合にRF(無線周波)もしくはHF(
高周波)発電機26によって運転される。基体10およ
び処理室14の壁は、たとえば大地電位にある。しかし
、基体10に直流電圧を与えることも問題なく可能であ
る。
【0039】図に見るとおり、中心領域における基体表
面と給気口4との間隔は、周辺領域における開口対3,
5との間隔より著しく大きい。中心領域では、プラズマ
空間内部でRF電極として作用する給気口/排気口配置
と設置された基体10との間隔が大きいために、基体表
面において、新鮮な反応ガスおよび気相反応生成物の割
合分布が概ね放射状に外方に向かって減少することが避
けられない。これに対し、本発明に従って構成された周
辺領域では、給気口/排気口対と基体表面との間隔によ
って上記の割合を制御できる。本発明においては、開口
3,5によって作用する局所的U形流動がちょうど領域
6aに沿って進むように、基体表面が開口対3,5から
離れている。
面と給気口4との間隔は、周辺領域における開口対3,
5との間隔より著しく大きい。中心領域では、プラズマ
空間内部でRF電極として作用する給気口/排気口配置
と設置された基体10との間隔が大きいために、基体表
面において、新鮮な反応ガスおよび気相反応生成物の割
合分布が概ね放射状に外方に向かって減少することが避
けられない。これに対し、本発明に従って構成された周
辺領域では、給気口/排気口対と基体表面との間隔によ
って上記の割合を制御できる。本発明においては、開口
3,5によって作用する局所的U形流動がちょうど領域
6aに沿って進むように、基体表面が開口対3,5から
離れている。
【0040】これにより、利用される反応空間は中心領
域におけるより著しく低く、上記の割合は本発明に従っ
て影響できる。図5に、図1による処理室における給気
口4および本発明に従って設けた開口対3,5の配置の
概念的な平面図を示す。
域におけるより著しく低く、上記の割合は本発明に従っ
て影響できる。図5に、図1による処理室における給気
口4および本発明に従って設けた開口対3,5の配置の
概念的な平面図を示す。
【0041】図6に、図4と類似して、表面反応プロセ
スのための処理室、特に熱分解CVD方のための本発明
による処理室を示す。このプロセスは、プロセス上の要
求に応じて、大気圧または真空下で行うことができる。
スのための処理室、特に熱分解CVD方のための本発明
による処理室を示す。このプロセスは、プロセス上の要
求に応じて、大気圧または真空下で行うことができる。
【0042】被覆すべき基体31は、加熱された支持台
面に載せられている。支持台面は、概念的に示すように
、反応エネルギーを基体表面32に供給するために、た
とえば電気ヒータによって加熱されている。被覆すべき
基体表面31の表面32と向き合って、分布した給気口
3および排気口5の配置が設けられている。その際、図
示の例では、隣合う給気口3と排気口5の間隔dは等し
い。
面に載せられている。支持台面は、概念的に示すように
、反応エネルギーを基体表面32に供給するために、た
とえば電気ヒータによって加熱されている。被覆すべき
基体表面31の表面32と向き合って、分布した給気口
3および排気口5の配置が設けられている。その際、図
示の例では、隣合う給気口3と排気口5の間隔dは等し
い。
【0043】基体31は開口3,5の流出面もしくは流
入面Eに対して等間隔に保持されている。しかも、面E
に対して、給気率および/または排気率の変化に基づく
領域選択的な変化という本発明による要求をみたす間隔
に保持されている。
入面Eに対して等間隔に保持されている。しかも、面E
に対して、給気率および/または排気率の変化に基づく
領域選択的な変化という本発明による要求をみたす間隔
に保持されている。
【0044】さらに、図7の(A)に示すように、基体
31の表面において局所的に作業ガスの供給もしくは反
応生成物の排出が生じる。これは、開口対の配置によっ
て計画的に制御でき、特に、基体表面が非常に大きい場
合も、表面上に均一に形成できる。図7の(B)に示す
ように、供給された作業ガスが長い基体表面領域を移行
し、消費量が増す場合には、このような制御を局所的に
行うことは不可能である。
31の表面において局所的に作業ガスの供給もしくは反
応生成物の排出が生じる。これは、開口対の配置によっ
て計画的に制御でき、特に、基体表面が非常に大きい場
合も、表面上に均一に形成できる。図7の(B)に示す
ように、供給された作業ガスが長い基体表面領域を移行
し、消費量が増す場合には、このような制御を局所的に
行うことは不可能である。
【0045】さらに、本発明による流動利用により、供
給された作業ガスの効率が著しく改善される。反応室に
供給される作業ガスはほぼ全量が、高温の基体表面の近
傍に到達し、そこで反応する。これに対し、図7の(B
)では、基体のこの領域に一旦到達したガス量は次第に
消費されながら、この表面上にとどまっている。
給された作業ガスの効率が著しく改善される。反応室に
供給される作業ガスはほぼ全量が、高温の基体表面の近
傍に到達し、そこで反応する。これに対し、図7の(B
)では、基体のこの領域に一旦到達したガス量は次第に
消費されながら、この表面上にとどまっている。
【0046】図8および図9には、給気口および排気口
の有利な実施態様を示す。給気口/排気口3,5の配置
は、図9に示す直径の小さい給気口3および直径の大き
い排気口5を有する外側板35を含む。給気口3は板3
7に設けられた溝39と連通している。溝39は、半径
方向に結合した同心円において板37の面上に延びるか
、たとえば波紋状に形成できる。
の有利な実施態様を示す。給気口/排気口3,5の配置
は、図9に示す直径の小さい給気口3および直径の大き
い排気口5を有する外側板35を含む。給気口3は板3
7に設けられた溝39と連通している。溝39は、半径
方向に結合した同心円において板37の面上に延びるか
、たとえば波紋状に形成できる。
【0047】溝39から突出した板37の部分41は、
外側板35と密着している。この部分41に、排気口5
が貫通孔5aとして設けられている。溝39によって形
成された配分室に、新鮮な作業ガスが中央の管43を通
して供給される。貫通孔5a自体は、ガス集合室45と
連通している。ガス集合室45は、管47を介して排気
装置と公知の方法で結合している。
外側板35と密着している。この部分41に、排気口5
が貫通孔5aとして設けられている。溝39によって形
成された配分室に、新鮮な作業ガスが中央の管43を通
して供給される。貫通孔5a自体は、ガス集合室45と
連通している。ガス集合室45は、管47を介して排気
装置と公知の方法で結合している。
【0048】もちろん、溝39を外側板35に設けるこ
ともできる。配分室を溝39として形成することにより
、本発明に従って離れて設けられた開口対の配置を簡単
に実現することが可能となる。工作物処理における所望
の利用すべき流動状況に応じ、1つの室において、図8
および図9による開口配置を、他の開口配置に換えるこ
とが簡単にできる。
ともできる。配分室を溝39として形成することにより
、本発明に従って離れて設けられた開口対の配置を簡単
に実現することが可能となる。工作物処理における所望
の利用すべき流動状況に応じ、1つの室において、図8
および図9による開口配置を、他の開口配置に換えるこ
とが簡単にできる。
【0049】図8および図9に示すように、プラズマ真
空処理プロセスに使用する場合に、全配置構成が電位を
有したり、電位をもつ工作物に対して接地電極として作
用することも、もちろん可能である。
空処理プロセスに使用する場合に、全配置構成が電位を
有したり、電位をもつ工作物に対して接地電極として作
用することも、もちろん可能である。
【図1】本発明により形成された給気口/排気口配置お
よび工作物保持具を有する、プラズマCVD室として形
成された真空処理室の概念的な縦断面図である。
よび工作物保持具を有する、プラズマCVD室として形
成された真空処理室の概念的な縦断面図である。
【図2】種々の間隔を有する給気口と排気口、およびこ
れに基づき本発明により利用される反応空間領域を示し
た図1の類似図である。
れに基づき本発明により利用される反応空間領域を示し
た図1の類似図である。
【図3】本発明による構成の開口の概念図を示し、(A
)から(D)は4種類の開口の例を示す図である。
)から(D)は4種類の開口の例を示す図である。
【図4】本発明に従う基本的な経路を説明するための、
作業ガスのための給気口と気相反応生成物のための排気
口とを有する処理室における空間面の概念図であり、(
A)は概略図、(B)は部分詳細図である。
作業ガスのための給気口と気相反応生成物のための排気
口とを有する処理室における空間面の概念図であり、(
A)は概略図、(B)は部分詳細図である。
【図5】図1による配置に例として設けられた給気口/
排気口板の概念的な平面図である。
排気口板の概念的な平面図である。
【図6】図1の配置と類似した、工作物の熱分解CVD
被覆のための配置図である。
被覆のための配置図である。
【図7】ガス流動を示す図であり、(A)は図6による
配置において実現される流動条件の概念図、(B)は本
発明において避けられる工作物表面に沿った不利なガス
流動を示した図である。
配置において実現される流動条件の概念図、(B)は本
発明において避けられる工作物表面に沿った不利なガス
流動を示した図である。
【図8】プラズマ腐食法またはプラズマCVD法などの
ために電極として接続されたり、熱分解CVD法などの
ために電気的に中性に運転されたりする、給気口/排気
口配置の有利な仕様の断面図である。
ために電極として接続されたり、熱分解CVD法などの
ために電気的に中性に運転されたりする、給気口/排気
口配置の有利な仕様の断面図である。
【図9】図6による板の線VI−VIで切断した断面図
である。
である。
3…給気口
5…排気口
6…工作物の表面
6a…表面領域
w…処理作用
Claims (12)
- 【請求項1】 処理室に作業ガスが少なくとも1つの
給気口から送入され、少なくとも1つの排気口を通して
処理室から吸引され、その際、前記開口が処理すべき表
面の領域でそれぞれ隣合い、開口軸が前記表面に対して
概ね直角である、工作物の反応性表面処理法において、
給気および/または排気の変化によって前記領域におい
て選択的に処理作用が変化するように、前記開口の間隔
、前記開口と前記領域との間隔、給気および排気を選択
することを特徴とする工作物の反応性表面処理法。 - 【請求項2】 少なくとも1つの給気口と、これと隣
合って幾つかの排気口とが設けられ、変化が選択的に行
われる領域が給気口と幾つかの排気口とに向き合う表面
領域となるように、排気が幾つかの排気口で行われる請
求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 少なくとも1つの排気口と、これと隣
合って幾つかの給気口とが設けられ、変化が選択的に行
われる領域が排気口と幾つかの給気口とに向き合う表面
領域となるように、給気が幾つかの給気口で行われる請
求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 幾つかの給気口および/または排気口
が設けられ、処理作用の分布がそれぞれの間隔の大きさ
およびその時々の給気もしくは排気の選択によって調整
される請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の
装置。 - 【請求項5】 CVD法、特に熱分解CVDに対する
請求項1から4のいずれか1項に記載の方法の応用。 - 【請求項6】 直流または交流放電を伴う方法に対す
る請求項1から4のいずれか1項に記載の方法の応用。 - 【請求項7】 直流バイアスを伴う請求項6に記載の
方法。 - 【請求項8】 反応性PVD法に対する請求項1から
4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 処理室内で工作物の処理すべき表面を
位置決めするための保持具と、位置決めされた表面と向
き合って、給気装置と結合した少なくとも1つの作業ガ
スの給気口と、該給気口と直接隣合う排気装置と結合し
た少なくとも1つの排気口とを有し、その際、開口軸が
前記開口と向き合う表面の領域に対して概ね直角である
、工作物の反応性表面処理のための処理室において、少
なくとも1つの調整によって表面(6)の領域(6a)
で選択的に処理作用(W)が変化するように、開口(3
,5)に対する保持、給気装置および排気装置(5)の
調整を選択することを特徴とする工作物の反応性表面処
理のための処理室。 - 【請求項10】 少なくとも1つの給気口(3)と、
これと直接隣合って幾つかの排気口(5)とが設けられ
、かつ、排気口(5)が概ね等しく作用する排気装置と
結合している請求項9に記載の処理室。 - 【請求項11】 少なくとも1つの排気口(5)と、
これと直接隣合って幾つかの給気口(3)とが設けられ
、かつ、給気口(3)が概ね等しく作用する給気装置と
結合している請求項9に記載の処理室。 - 【請求項12】 給気口(3)および/または排気口
(5)の幾つかが設けられ、その際、設けられた給気口
(3)および/または排気口(5)がそれぞれ別様に形
成されており、および/または処理すべき表面における
処理作用の分布に計画的に影響するために、それぞれ別
様に運転される給気装置もしくは排気装置が接続されて
いる請求項10または11に記載の処理室。
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