專利名稱：電極系統(tǒng)和電極使用方法
技術領域：
0001本發(fā)明涉及沉積和材料改性工藝以及其所使用的系統(tǒng)，并且更
具體地，但不唯一地，本發(fā)明涉及等離子體增強化學氣相沉積或者材料改性 工藝、在這樣的系統(tǒng)中所使用的電極以及使用這樣的電極的方法。
背景技術：
0002"等離子體增強化學氣相沉積，，(或者PECVD)是用于在不同襯 底上形成膜的公知技術。例如，F(xiàn)elts等人的美國專利No. 5224441描述了一 種用于快速等離子體沉積的設備。在氧化硅的等離子體增強化學氣相沉積 中，包括諸如揮發(fā)性有機硅化合物、氧和(諸如氦或者氬的)惰性氣體的組 分的氣流被發(fā)送到處于減壓下的封閉室中，并且從該氣流或者其組分建立輝 光放電(glow discharge )等離子體。當該襯底位置接近該等離子體時，在 該襯底上沉積氧化硅層。在此系統(tǒng)中，通常使用真空泵送系統(tǒng)從大氣壓降低 該壓力。電極表面與導入系統(tǒng)的該氣體電連通，從而形成電氣放電或者等離 子體。該放電的目的是用于激發(fā)系統(tǒng)中的成分并且使其在要涂覆的工件 (workpiece)或者^于底上:^L積、。
0003從申請人自己的專利申請WO2006/019565 ( Boardman等人) 可以獲知"空心陰極效應"的使用，其中，通過該工件自身形成沉積室的 處理工藝來改性管和管道的內部表面。通過在該工件中或者僅在該工件的 外部的電極和工件自身之間施加偏置電壓，同時通過該工件傳遞處理氣體 并且保持該工件的內部在降低的壓力下來在該工件中實現(xiàn)處理。該處理氣 體包括要沉積或者注入的期望成分，并且該壓力足夠低以建立和保持該 "空心陰極效應"，其中電子平均自由程稍小于該工件的直徑，從而導致 電子振蕩以及期望成分注入或者沉積到元件自身的表面下面或者上。
0004該系統(tǒng)的一個問題是該電極可能^皮用于該組分的材料的絕緣 層污染。該電極上的沉積生長將導致系統(tǒng)的電壓/電流特性隨時間而偏移， 并且隨著電極污染的進行，對于給定電流所需的操作電壓將增加。這些改 變導致該襯底上所產生的電介質涂層質量的偏差，并且需要周期性的清潔或者該電極的替換。
0005此外，由于通過污染電極提供給該等離子體的高阻抗，將使
得功率浪費并產生過量的熱量。期望具有一種工藝擺脫偏差，并具有最小 的廢熱產生。當反電極必須放置在該工件電極的外部時，存在類似問題。 當所涂覆的該管的直徑小或者如果需要等離子體的預激活以提供沿著該 管均勻的涂層時，則這必須多次進行。在此情況中，由于當?shù)入x子體從陰 極流向陽極時等離子體的衰變，使得在該工件(通常如下所述偏置為陰極) 中的高密度、空心陰極等離子體和反電極(通常偏置為陽極)之間存在電 阻。如果陽極使用阻性材料涂覆，則此問題顯然只能變得更壞。
0006還存在一個問題就是必須加熱電極到熱離子發(fā)射溫度以釋放 電子，并且在一些布置中該電極很熱，使得需要使用單獨和昂貴的水冷卻 設備僅僅用于阻止來自電極的熱量對周圍結構的不利影響。在 Countrywood等人的美國專利No. 6110540中示出這樣布置的一個例子，其 討論了在沉積工藝中使用的反電極。例如，圖3和圖4中，由冷卻系統(tǒng)圍 繞實際電極，該冷卻系統(tǒng)冷卻圍繞該電極的材料。該專利同樣公開可能使 用一巻難熔金屬線作為圖4電極的替代，但是沒有給出其他相關意見。
0007Countrywood等人要求增加單獨的^茲場產生系統(tǒng)來將所產生 的等離子體限制在陽極結構的期望區(qū)域內。該系統(tǒng)引入額外開銷，使得已 然復雜的系統(tǒng)更加復雜，并且耗費額外的電能。
0008Countrywood等人還要求使用AC信號，使得反電極可交替地 用作陽極并且隨后用作陰極。在Countrywood等人描述的空心管電極配置 中，對于部分波形要求該反電極上的負(陰極)偏置，以產生強的低阻抗 等離子體(基本上為空心陰極等離子體)。Countrywood等人還描述DC陽 極，但其要求單獨的直流電源來給該陽極供電。本發(fā)明的優(yōu)點在于不需要 反電極上的正偏置，也不需要如在Countrywood等人的專利中的用于DC 或者DC脈沖處理的單獨電源。
0009上述專利同樣公開了氣體凈化系統(tǒng)的使用，其中通過保護氣 體保護該電極免受處理氣體，該保護氣體在該電極上傳輸并且通過其中提 供的小孔排出該電極所位于的室。在高于處理氣體的壓力下提供保護氣 體，并且因此用于阻止任何處理氣體進入電極室并且在其上沉積。和該電 極相關的氣體源可以保持圍繞電極的氣體壓力大于抽空室的其它區(qū)域的 氣體壓力。這些氣體形成和該電極相關的相對高密度的等離子體，其作為金屬電極表面的延伸并且降低了該電極的阻抗。此電極系統(tǒng)通常被稱之為 氣體凈化電極。使用氣體凈化電極的益處在于其提供與處理等離子體恒定
的、低阻抗的電接觸。由于該阻抗恒定，該工藝不會發(fā)生偏差；由于阻抗 低，整個工藝在較低電壓下進行并且浪費較少功率。圍繞氣體凈化電極的 較大的氣體壓力由氣體源持續(xù)補充，并且氣體凈化電極周圍區(qū)域和抽空室 的其他區(qū)域之間的氣體壓力差阻止來自主氣體源的反應氣體或其它組分 接近氣體凈化反電極。所使用的氣體通常為惰性氣體，諸如氦、氖或者氬 或者諸如氦/氖或者氖/氬的混合物。在反應濺射工藝中，其可以是氧氣、 氮氣或者其它反應氣體。這些氣體的每一種可以用在本發(fā)明的設備和方法 中。

發(fā)明內容
0010本發(fā)明提供一種氣體凈化電極布置，其中，以具有縱軸線的 金屬線圈的形式提供電極材料，多圏所述線圏圍繞所述縱軸線纏繞，并且 定位所述氣體出口用于大致沿著所述線圈的所述縱軸線供應等離子體產 生氣體?？梢岳斫馑鲭姌O可以形成陽極或者陰極。所述線圈產生磁約束 場，其幫助限制和強化等離子體場，同時將電子更容易地限制在該場內， 并且在從中被釋放之前獲取高能量水平，所述電子包括熱離子發(fā)射電子和 從該電極材料流出的電子。在一個具體優(yōu)選布置中，可以使用護罩包圍所 述電極材料，所述護罩有效地用于封閉所述電極材料，并且還保護所述電 極材料免受所述主處理氣體，所述電極材料可以在所述主處理氣體中被操 作。所述護罩的壁帶有一個或者多個出口，在操作中通過所述出口，所述 保護氣體傳輸?shù)剿鎏幚硎抑?。也已經發(fā)現(xiàn)，將電極材料形成為弧形或者 優(yōu)選地完全圓形有助于強化發(fā)射電子的能量，并且在一些情況中可以導致 等離子體的強度的顯著增加。在電極材料遠離所述陰極的情況中，當其在 所述陰極和電極材料之間流動時，該弧形幾何形狀將提供氣體體積的整個 直徑的完全等離子體激活，從而提供低于直的電極材料的電阻。在每一個 這樣的布置中，已然發(fā)現(xiàn)，當與氣體供應源的距離增加時，可以通過改變 出口數(shù)量增強發(fā)射的均勻性，使得出口進一步遠離氣體入口 ，其數(shù)量或者 實際尺寸增加。已然發(fā)現(xiàn)，通過圍繞該圓形電極材料的布置改變出口角度 可以產生增強的等離子體效應，使得從中發(fā)射的等離子體以錐形方式會 聚。可以使用其他形式的出口，諸如護罩的末端的單個出口，或者沿著護罩或實際圍繞護罩圓周提供的多個出口 ，并且這種布置在下面詳細討論。 電極材料優(yōu)選使用難熔材料(諸如鉭、鎢或者鉬)制造，因為這些材料可 以在高溫下操作并且由此可以有助于產生更多數(shù)量的熱離子發(fā)射電子。
0011在一個優(yōu)選布置中，所述電極包括形成為具有縱軸線的線圈 的電極材料(多圈所述線圈圍繞所述縱軸線纏繞)和用于通常沿著所述軸 線同時由圍繞所述電極材料的護罩布置所限制地引導保護氣體的氣體入 口。所述護罩在其表面提供以出口，使得允許等離子體氣體傳輸出所述護 罩。該布置提供增強的電子產生和所述電極材料的保護，使其免受所述電 極布置之外的可能有害涂覆氣氛的影響。
0012在可選的布置中，所述電極包括形成為具有縱軸線的圓形線 圈的電極材料(多圈所述線圈圍繞所述縱軸線纏繞)和用于通常沿著所述 軸線同時由圍繞所述電極材料的護罩布置所限制地引導保護氣體的氣體 入口。所述護罩在其表面提供出口，使得允許等離子體氣體傳輸出所述護 罩，同時所述圓形布置有助于限制任意所產生電子。該布置還提供增強的 電子產生和電極材料的保護，使其免受所述電極布置之外的可能有害涂覆 氣氛的影響。所述護罩可以使用多種合適材料的任意一種形成，但是優(yōu)選 包括諸如石英的非金屬材料，其可以是透明形式。使用非金屬材料顯著降 低了在其外表面上的任意沉積涂層的積聚，同時使用透明材料允許觀察所 述等離子體的產生，當首次建立所述空心陰極效應時，這具有顯著的優(yōu)勢。
的密封件,、從而確保所述保護氣體保持i所i期望區(qū)i中。優(yōu)選通過i緣 連接器實現(xiàn)從所述電極材料到電源的電連接，所述絕緣連接器將所述電極 與所述基部部分(必須通過它來連接到電功率源)絕緣。也定位在所述基 部部分中的氣體入口用于接收保護氣體到可選的氣室中，該氣室用于分配 所述供應氣體到單個或者多個與所述電極材料相關聯(lián)的氣體入口 。為了確 保產生優(yōu)質的熱離子發(fā)射，可以使用包括鎢或者諸如鉭或鉬的任意其它難
熔金屬的開口線圈的絲。當使用鎢絲時，其直徑優(yōu)選O. 2mm。電極材料優(yōu) 選連接到脈沖電流源，所述脈沖電流源在操作中導致所述電極材料首先加 熱并產生熱離子發(fā)射電子，并且隨后冷卻以阻止在再次允許加熱和產生另 外的熱離子發(fā)射之前的過熱。所述線的粗度和長度將控制電阻為R=pL/A， 其中e為電阻率，L為長度，A為橫截面積。所述線加熱和所述電阻成比 例，并且熱離子電子發(fā)射和該加熱成比例。0013根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于產生等離子體場的方法， 包括步驟提供具有帶有縱軸線X的絲線圈形式的電極材料，多圈所述線 圈圍繞所述縱軸線纏繞，以及提供大致沿著所述軸線并且在所述電極材料 上被引導的等離子體發(fā)生氣體。所述電極材料接地并且所述元件IO(圖1) 連接到正電壓源，以產生圍繞所述電極材料的等離子體。通過提供圍繞所 述電極材料的護罩并且在所述護罩和所述電極材料之間傳輸所述等離子 體發(fā)生氣體，也可以保護所述電極材料。如果期望，可以提供以具有側壁 和多個出口的管的形式的護罩，所述出口位于所述側壁中用于從所述護罩
排出等離子體氣體。
供以具有側壁的管的形式圍繞所述電極材料的護罩，通過在所述側壁中提 供多個出口并且在所述護罩和所述絲之間傳輸所述等離子體發(fā)生氣體并
且離開所述護罩中的所述出口。優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟提供所 述電極材料作為成線圈絲的環(huán)，保護所述電極材料，即通過圍繞所述電極 材料提供以具有側壁和位于所述側壁中的多個出口的圓管形式的護罩，并 且在所述護罩和所述絲之間傳輸所述等離子體發(fā)生氣體并且離開所述護 罩中的所述出口。所述方法還包括引導來自所述出口的所述離開等離子體 氣體的步驟，使得任意氣流大體會聚，并且優(yōu)選地以形成相鄰于所述電極 的錐形或者環(huán)形等離子體氣體的方式會聚。當根據(jù)上述方法發(fā)射氣體時， 還可以通過傳輸任意處理氣體經過所述圓管的中心且到環(huán)形或者錐形的 發(fā)射等離子體氣體來增強所述涂覆或者處理工藝。
0015所述氣體凈化反電極可以被用于使用脈沖DC或者AC電源的 等離子體增強化學氣相沉積系統(tǒng)中。這些電極使用所述凈化氣體來產生強 的等離子體噴射流，所述噴射流被發(fā)射進入抽空處理室中，所述處理室可 以至少部分由將要被處理的元件形成。相對高密度的等離子體噴射流是傳 導性的并且用作處理等離子體的反電極。通過電流維持所述處理等離子 體，所述電流施加在所述氣體凈化反電極和所述其它電極之間。所述其它 電極可以是第二氣體凈化電極，或者可以使用諸如簡單的金屬棒或者板的 其他形式，或者可以就是元件自身。在涂覆或者處理小直徑管的內部表面 或者處理場中的元件時，后一布置具有獨特的優(yōu)點。根據(jù)處理等離子體所 需，很容易從和所述氣體凈化反電極相關的等離子體提取電子或者離子， 因Jt，基于等離子體的電才及的凈阻^t (net impedance ) ^氐。0016為了產生一致質量的電介質涂層，有必要產生穩(wěn)定等離子體。
甚至對于使用交流電的等離子體沉積系統(tǒng)，電極上的電介質沉積的任意生 長會導致系統(tǒng)的電壓/電流特性隨著時間偏移。所要求的操作電壓將增長， 并且從而對于給定水平的功率，所述電流減小。這些改變將導致所述方法 產生的電介質涂層的特性偏移，并且要求對所述電極周期性的清潔。本發(fā) 明的目的是降低和盡可能消除這種效應，同時增強所述等離子體強度和易 于等離子體自身的產生。


0017通過結合附圖閱讀下述詳細說明，本發(fā)明的前述和其他的特 征和方面將顯而易見，其中
0018圖1的示意圖示出結合本發(fā)明的處理設備；0019圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個方面的第一電極布置的橫截面圖；0020圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二方面的第二電極布置的橫截面圖；0021圖4示出圖3所示箭頭A-A方向的第二電極的另一橫截面圖；0022圖5的示意圖示出上述布置中的》茲場和電子路徑。
具體實施例方式
0023參見圖1,示出的導管或者"工件"IO連接到包括氣體供應 子系統(tǒng)12和處理控制子系統(tǒng)14的系統(tǒng)。所示的工件為單個件，其也可以 是管或者管道的組件。容易可用的處理氣體(諸如曱烷或者乙炔)提供到 第一氣體供應容器16中。該氣體用在下述的注入或者涂覆步驟中。從第 二氣體供應容器18提供用于該目的的氬氣或者任意其它合適的惰性氣體 以允許管道表面的等離子體"預清潔"和氬氣(Ar)與處理氣體的混合。
0024DC脈沖電源20用于施加負偏置到工件10。該偏置用于(a) 在陰極和接地電極材料之間產生等離子體，(b)將離子化的反應氣體吸引 至要處理的表面，(c)允許膜的離子轟擊以提高諸如密度和應力水平的膜 特性，以及(d)通過調整占空比允許控制膜的均勻性，使得在該周期的 "不工作(off)"部分期間允許補充所述源氣體。此處，該工件用作陰41 并且在該工件的相對端具有接地的陽極22和24。渦輪泵26和真空泵28 通過該出口端從工件10內抽出氣體。壓力控制器30接收來自光學探頭32 和Langmuir (朗謬爾)探頭34的信息，探頭放置為使得光學探頭具有到所述等離子體的視線，并且所述Langmuir探頭接觸該等離子體。兩個 探頭感測等離子體強度并且產生指示該強度水平的信息。該信息由控制器 使用來確定用于可調流量元件36 (其可以是閥)的正確設置。該設置應該 使得工件10內的壓力建立了電子平均自由程略小于工件的內部直徑的條 件，導致電子振蕩和通過"空心陰極"效應增加的離子化碰撞。從而，在 工件中產生更強的等離子體。由于電子平均自由程隨著壓力減少而增加， 有必要在管道直徑增加時減少壓力。例如，1/4英寸(6.35毫米)直徑的 氣體管將產生壓力大約200毫托的空心陰極等離子體，而四英寸(101.6 毫米)直徑泵送排氣道會產生壓力大約12毫托的等離子體。所使用的都 是近似值，用于說明較大直徑的較低壓力的一般傾向，但是該壓力范圍可 以明顯偏離這些值改變并且仍然保持空心陰極等離子體。
0025由于僅是離子化氣體加速通過等離子體護套進入工件，對于 有效的等離子體浸沒離子注入與沉積(PIIID)技術而言，離子化水平或 者等離子體強度較為重要?？招年帢O效應提供超過在DC或者RF等離子體 中另外可得到的更強的等離子體。可以實現(xiàn)這種強度的增長而不復雜化產 生強的等離子體的其他裝置，例如磁體或者微波等離子體源，其對于內部 表面(特別用于"場內"應用)非常難以實現(xiàn)。該工藝同樣不需要工件10 的單獨加熱，因為加熱可由離子轟擊產生。當正確產生強的空心陰極時， 光學和Langmuir探頭位于連接監(jiān)視器的陽極端。所示計算機軟件控制38 連接到DC脈沖電源20和壓力控制器30。此外，計算機軟件控制可以經接 口電纜40產生和發(fā)送控制信號到氣體供應子系統(tǒng)12用于控制操作的目 的。
0026現(xiàn)在參見圖2和圖3,更詳細地說明上述簡要提及的電極， 可以看出他們包括多個不同形狀，但都使用同樣的基本操作原理。參見圖 2，可以看出，該電極材料50被形成為絲線的線圈，其由多個所述線的線 圈形成并且布置為沿著所述軸線X延伸，從而所述線圈的開口環(huán)圍繞所述 軸線并且產生內部區(qū)域52，該內部區(qū)域52的作用在下面描述。護罩54包 圍該電極材料線圈50，護罩50由例如透明石英形成，并且具有側壁56, 該側壁提供有延伸通過其的一個或者多個孔56a。該孔可以是單數(shù)，該情 況中孔的位置選擇為適于等離子體產生的期望方向，或者位于側壁中的一 系列孔定位為用于引導等離子體發(fā)生氣體在期望的集合的方向上的排出 或者進入圍繞所述電極22、 24的一般區(qū)域。圖2示出用于產生通常圍繞所述電極并位于區(qū)域R內的等離子體區(qū)域的 一 系列孔。該絲可以使用多種 材料制作，但優(yōu)選使用難熔金屬(諸如鎢、鉭或者鉬)，并且如果提供為
鎢元件，其直徑可以介于0. lmm到1. Omm之間，優(yōu)選0. 2mm，可以發(fā)現(xiàn)其 足以用于一般的處理目的。電極材料50的另一自由端56通過絕^彖塊58 并且進入電極的基部部分60，在該基部部分中其和端子62電耦合。端子 62位于基部部分的外部之上，使得允許其連接到圖1的電源20。氣體供 應管64定位為用于從容器18供應氣體到基部部分60，從而在沿著線圈自 身的縱軸線X-X引導之前進入電極材料50和護罩54之間的區(qū)域66。基部 部分60還提供有區(qū)域66,圍繞區(qū)域66提供一對密封件68,用于密封護 罩54和部分66之間的任意縫隙，同時還保持該護罩位于基部部分上。
0027圖3和圖4示出優(yōu)選的可選電極布置，其中該電極材料絲形 成為開口線圈，該線圈包括多圈圍繞縱軸線X并以圓弧并且優(yōu)選為具有內 孔70的完全或者基本完全圓形延伸的所述絲。護罩54類似地成形為圓弧， 或者優(yōu)選為完全圓形，并且以上述和圖1相關的方式圍繞電極材料54。雖 然可以理解可以在側壁54內的多個位置的任意一個中提供出口 56a,已然 發(fā)現(xiàn)，在其一側上提供出口并且定位該孔的軸線使得從其發(fā)射的任何等離
鄰的區(qū)域R中產生強化的等離子體區(qū)域。在特別期望的布置中，該孔定位 為引導來自圓形電極布置的等離子體氣體使其如圖示以錐形方式會聚。該 布置有助于強化產生的等離子體，并且當使用圓形布置時，產生錐形等離 子體，任意處理氣體G可以被引導進入該錐形等離子體中。為了確保來自 該電極的等離子體氣體的均勻發(fā)射，可以證明期望改變出口之間的尺寸和 /或距離，使得越遠離等離子體發(fā)生氣體的源，出口的集中度越高。替代 地，可以簡單改變孔的尺寸，越遠離該氣體入口直徑越大。這促使電子流 經全部的電極材料并且通過全部電極(通過乂人電入口連接最遠進入)產生 磁場，此外促使氣體G流經全部電極。在一些布置中，可以期望提供單個
或者相對小數(shù)量的出口在遠離氣體輸入點的位置，從而確保等離子體氣體 具有與該電極材料相鄰的高駐留時間。圖3和圖4的其他特征包括氣體/ 電極供應部分72，用于允許保護氣體導入電極和示意圖示74處的裝配部 分。
0028圖2到圖4所示的電極的操作參見圖5得以更好說明，圖5 中示出50處的電極材料線圈和通過線圈布置50傳輸電流的直接結果所產生的多個^f茲場線Fl、 F2和F3。惰性等離子體發(fā)生氣體在72處引入，并且 大致沿著電極材料的縱軸線且優(yōu)選在線圈自身中被引導。
0029所選擇的電流足以加熱電極材料50到熱離子溫度，并且允 許電子從其表面釋放。 一旦電子被釋放，期望將其盡可能長保持在磁場的 限制邊界中，以便允許其獲得高能量水平，并且允許其與多個中性氣體原 子碰撞，這產生更多的離子化。路徑76示出電子的飛行和其在;茲場中的 限制邊界。電子將根據(jù)方程F=qv x B沿著》茲場線旋轉，其中，q為電子電 荷，v電子速度并且B為磁場。 一旦電子沿著圖2中的線圈的長度通過， 其將從磁場的限制邊界被釋放并且允許從電極發(fā)射。沿著成線圈電極材料 的軸線引導該等離子體發(fā)生氣體，從而確保該氣體與電極材料盡可能長保 持接觸并且盡可能長限制任意發(fā)射的電子，從而在特定可控方向釋放之前 集聚。在圖2的布置中，電子被限制以"跑道"型方式圍繞圓形電極材料 布置傳輸，從而該電子在從磁場的限制邊界釋放之前被進一步集聚。這是 由于場線相接成圓，并且電子將趨于隨著圓形場線，尤其是在低壓下。也 可以通過增加線圈的圈數(shù)，增加磁場強度，遵循下述公式B=pNI/L ，其中 p為滲透率，N為圈H I為電流并且L為長度。此外，當使用AC或者DC 的雙極脈沖時，可以對反電極給定關于工件的負偏置，用于波形的一些有 限部分。由于相對于正偏置電極發(fā)生在等離子體和負偏置電極之間的較高 的偏置(由于等離子體電勢趨向于上升至比最大的正電極電勢高幾電子 伏)，這也具有圍繞反電極的等離子體的密度增加的效果。這種較高的偏 置將導致增加的離子轟擊，從而導致增加的加熱和電子的熱離子發(fā)射。這 些電子隨后被磁場限制并且隨后與增加等離子體密度的氣體中性粒子碰 撞。當波形的正部分應用到反電極，在衰變之前，此增加的等離子體密度 是可用的。可以理解此處所述"跑道"是指線圈為完全圓形，使得圍繞其 傳輸?shù)娜我鈿怏w(如果需要)可以完成多于一個完全圓形。
0030現(xiàn)在，通過實例描述不同的處理步驟僅用于協(xié)助讀者理解所 提出的本發(fā)明的上述設備的可能使用?？梢岳斫馍鲜鲈O備和圖1到圖5的 電極可以使用于任意一個或多個以下的步驟，并且它們的使用并不限制在 用于采用所有以下步驟的工藝中。在第一例子中，可以使用預清潔步驟并 且通過從第一氣體供應容器18引入賊射氣體(諸如氬氣)來促進。在泵 送下降到1>(10-3托或者優(yōu)選1x10"托以下后，可以開始預清潔。當通過電源 2 0施加負的DC脈沖時，將該工件的內部表面上的污染物濺射掉。0031在一些應用中可以使用滲氮或者石灰注入的可選注入步驟。例 如，碳注入形成工件材料(其可以是不銹鋼)中的表面下碳層。該層提高 對任意隨后沉積層和其他材料的附著。在比涂覆工藝的其它步驟中所經歷
的更高幅值的偏置下提供碳注入。適合的偏置超過5kV。在此步驟對于小
直徑管必須細致，使得等離子體外殼的尺寸不會大于工件的半徑。
0032可以Y吏用前驅物沉積步驟，其中一個前驅物-波引入工件10中。 可接受的前驅物包括曱烷、乙炔或者曱苯。在此處理步驟中，為了提供薄膜 沉積，而不是注入，降低DC脈沖電壓。在涂覆步驟期間，氬氣可以與含碳 前驅物混合，從而提供增加的離子轟擊和/或降低的等離子體的阻抗。在涂 覆工藝中可以動態(tài)調整涂覆參數(shù)，以產生期望的組合涂覆。該探頭提供可以 由計算機軟件控制42和壓力控制器34使用的信息以保持不同參數(shù)在其可承
受范圍內。因此，根據(jù)需要可以調整確定工件內的壓力的因數(shù)，或者如果必 要，可以調整脈沖偏置的幅值和占空比。
權利要求
1、一種用于沉積工藝的電極，包括電極材料；氣體入口，用于在所述電極材料的外表面上引導保護氣體；其中，所述電極材料包括具有縱向中心軸線X的金屬線圈，多圈所述絲圍繞所述縱向中心軸線纏繞，并且其中，所述氣體出口定位為用于基本沿著所述軸線X引導所述氣體。
2、 權利要求1的電極，還包括包圍所述電極材料的護罩，所述護罩 包括表面和所述表面內的出口 ，在才喿作中所述保護氣體可以通過所述出口 傳輸。
3、 權利要求1的電極，還包括包圍所述電極材料的護罩，所述護罩 包括表面和出口，并且其中，所述護罩包括具有側壁的管，所述側壁具有 多個出口。
4、 權利要求1的電極，還包括包圍所述電極材料的護罩，所述護罩 包括表面和出口，并且其中所述軸線包括圓弧。
5、 權利要求1的電極，還包括包圍所述電極材料的護罩，所述護罩 包括表面和出口，并且其中所述軸線延伸通過完全圓形。
6、 權利要求1的電極，還包括包圍所述電極材料的護罩，所述護罩 包括表面和出口，并且其中所述護罩具有多個所述出口 ，并且其中，隨著 所述出口與氣體入口之間距離增加，所述出口之間的距離減小。
7、 權利要求1的電極，還包括包圍所述電極材料的護罩，所述護罩 包括表面和多個出口，其中，隨著所述出口和所述氣體入口之間距離增加， 所述出口的直徑增大。
8、 權利要求1的電極，還包括圍繞所述電極材料的護罩，所述護罩 包括表面和多個出口，并且其中所述出口包括中心軸線，并且所述軸線會 聚。
9、 權利要求l的電極，其中所述電極材料包括難熔金屬。
10、 權利要求l的電極，其中所述電極材料從包括以下材料的清單中 選取鉭、鴒和/或鉬。
11、 權利要求l的電極，還包括包圍所述電極材料并具有多個出口的 護罩，所述多個出口沿著所述護罩的長度并且圍繞其圓周。
12、 權利要求1的電極，還包括包圍所述電極材料并具有出口的護罩， 所述出口的位置遠離所述氣體入口 ，從而導致氣體在離開所述護罩之前沿 著所述電極材料傳輸。
13、 權利要求l的電極，還包括包圍所述電極材料的非金屬護罩。
14、 權利要求l的電極，還包括透明材料的護罩。
15、 權利要求l的電極，還包括石英護罩。
16、 4又利要求1的電4及，還包括基部部分。
17、 權利要求1的電極，還包括基部部分和圍繞所述電極材料的護罩， 并且還包括在所述基部部分和所述護罩之間的密封件。
18、 權利要求l的電極，還包括基部部分，其中，所述基部部分包括 絕緣件。
19、 權利要求l的電極，還包括基部，其中所述基部包括氣體入口和 定位為用于引導氣體朝向并且圍繞所述電極材料的一個或者多個氣體出
20、 權利要求1的電才及，還包括具有入口和一個或者多個出口的基部， 其中所述基部包括位于所述入口和所述一個或者多個出口之間的氣室。
21、 權利要求1的電極，還包括基部，其中所述基部包括外部耦合件， 用于耦合到處理室的壁中的孔口 。
22、 權利要求l的電極，其中所述線圈包括開口線圈。
23、 權利要求l的電極，其中所述線圈包括端部部分，用于電連接至 裝配部分。
24、 權利要求l的電極，還包括基部部分和電極裝配部分，其中所述 裝配部分位于所述電極的所述基部部分中，并且具有外部電連接器，用于 連接到外部電力源。
25、 權利要求l的電極，其中，所述電極材料包括鴒絲。
26、 權利要求25的電極，其中所述絲包括0. 2mm直徑的鎢絲。
27、 權利要求l的電極，還包括脈沖電供應源，用于供應脈沖電流到 所述電才及。
28、 一種用于沉積工藝的電極，包括 電極材料；氣體入口 ，用于在所述電極材料的外表面上引導保護氣體；護罩，包圍所述電極材料，所述護罩包括表面和所述表面中的出口；其中，所述電極材料包括具有縱軸線的金屬線圈，并且，所述氣體出 口放置為用于沿著所述軸線引導所述氣體。
29、 一種用于沉積工藝的電極，包括 電極材料；氣體入口，用于在所述電極材料的外表面上引導保護氣體； 護罩，包圍所述電極材料，所述護罩包括表面和所述表面中的出口； 其中，所述電極材料包括具有以圓延伸的縱軸線的金屬線圈，并且， 所述氣體入口放置為用于沿著所述軸線引導所述氣體。
30、 一種產生等離子體場的方法，包括以下步驟 提供具有帶有縱軸線的絲線圈形式的電極材料； 提供等離子體發(fā)生氣體；應用電流到所述電極材料，并且基本沿著所述軸線并在所述電極材料 上傳輸所述等離子體發(fā)生氣體，從而產生圍繞所述電極材料的等離子體區(qū) 域。
31、 權利要求30的方法，包括保護所述電^l材料的步驟通過提供 圍繞所述電極材料的護罩，并且在所述護罩和所述電極材料之間傳輸所述 等離子體發(fā)生氣體。
32、 權利要求30的方法，還包括以具有側壁和位于所述側壁中的多 個出口的管形式提供所述護罩的步驟，所述多個出口用于等離子體氣體傳 輸離開所述護罩。
33、 權利要求30的方法，還包括保護所述電極材料的步驟通過提 供以具有側壁和在側壁中的多個出口的管的形式圍繞所述電極材料的護 罩，并且在所述護罩和所述絲之間傳輸所述等離子體發(fā)生氣體并且離開所 述護罩中的所述出口 。
34、 權利要求30的方法，還包括以下步驟提供所述電極材料作為 成線圈絲的環(huán)，并且保護所述電極材料，即通過圍繞所述電極材料提供以 具有側壁和位于所述側壁中的多個出口的圓管形式的護罩，并且在所述護 罩和所述絲之間傳輸所述等離子體發(fā)生氣體并且離開所述護罩中的所述 出cr 。
35、 權利要求30的方法，還包括以下步驟提供所述電極材料作為 成線圈絲的環(huán)，并且保護所述電極材料，即通過圍繞所述電極材料提供以 具有中心、側壁和位于所述側壁中的多個出口的圓管形式的護罩，在所述護罩和所述絲之間傳輸所述等離子體發(fā)生氣體并且離開所述護罩中的所 述出口，并且通過所述圓形護罩的中心傳輸處理氣體。
全文摘要
一種電極組件包括由具有一個或者多個出口的護罩圍繞的電極材料的線圈和在離開所述護罩之前沿著所述線圈的軸線X-X引導的保護氣體的供應源。
文檔編號H01J37/32GK101443878SQ200780016950
公開日2009年5月27日 申請日期2007年5月8日 優(yōu)先權日2006年5月10日
發(fā)明者A·W·圖德普, R·D·默卡多, T·B·卡瑟利, W·J·博德曼 申請人:分之一技術公司