專利名稱：用于制造具有離子刻蝕表面的工件的方法
技術領域：
本發明一般地是針對用離子碰撞來對工件的表面進行刻蝕，由此至少降低從這 些表面刻蝕掉并將被再次沉積在批處理工件的其它工件上、或再次沉積在被刻蝕的同一 工件的其它表面區域上的材料的數量。
背景技術：
定義我們理解在“離子碰撞方式進行刻蝕”的情況下的真空刻蝕過程，其中離子碰 撞在將被刻蝕的表面上、從而使得通過碰撞而擊出表面的材料。由此，上述的刻蝕可以是在實踐中幾乎全部地通過離子碰撞而實現的，不過也 可以通過另外激活與將被刻蝕的工件表面相鄰的反應氣體來執行，從而這樣的活化氣體 有助于刻蝕過程。現在將對“包括離子的云”加以定義。我們理解在包括離子的云的情況下，在真空中的受限制空間區域中，其中這里 呈現出高于周邊真空中的正離子密度。由此我們定義這樣的離子云的邊界為離子密度下 降到云中最大離子密度的50%的位置。為了建立離子云的邊界，以關于待刻蝕的工件恰當地定位并將稍后作為例證， 一個或多于一個模型工件可被引入到各自的刻蝕設備中并且浸入包含離子的云中。在預 定的時段之后，該模型工件被移開、并且檢驗出在何處達到了模型工件上的最大刻蝕效 應的50%的刻蝕效應。由此，云的邊界的所在地被發現。根據結果，用于產生該云的源 和/或相對于該源的工件的位置被調節從而導致該云的邊界位于期望的位置。在原處檢驗出上述邊界所在位置的另一種可能性是正如由朗繆爾(Langmuir) 探針在原地執行測量。離子的動態分布(movement distribution)可以是隨機的。在遠離電極的等離子
體放電中是這種情況。鄰近著作為陰極的電極、也就是穿過陰極鞘，也通常被稱為陰極 暗區，借助于等離子體電勢和陰極電勢的電勢差，該離子被向著陰極吸引。即使在浮動 電勢下操作，如果固體表面浸入等離子體中，則導致在界面處也出現鞘，并且該表面被 暴露于刻蝕離子碰撞。刻蝕速率可通過在該表面上施加關于等離子體電勢負電勢偏壓即 陰極的電勢來增加。在有該偏壓的情況下，該離子動態分布具有朝向上述表面的優先方 向，沒有該偏壓則動態分布是隨意的。如果云作為一種幾乎全部地由離子組成的離子束而存在，該離子束可以是例如 通過借助于柵極從遠距處的等離子體抽取出離子、并且在一個朝著待刻蝕的表面的方向 上加速該離子而產生的，那么在包括了離子的該云中的離子動態分布具有顯著的方向。 在這種類型的云中的離子的上述主要移動方向由通過各自離開等離子體，朝向目標表面 的離子的抽取和加速來建立。為了更進一步舉例說明在本申請的說明書和權利要求書中在包含離子的云的情況下的待理解事項，圖1示意性地示出了用于產生一種包括離子的束形云的布置，該束 幾乎由離子組成。正如熟練的技術人員完全所知的，通過引入自氬起的惰性氣體，等離 子體放電PL在等離子體室5 (例如具有熱離子陰極7、和作為陽極工作的室5的壁的等離 子體室5)內產生。等離子體PL包括電子也包括惰性氣體的正離子。在相對于等離子體 室5的壁的高負電勢下，依靠加速柵極或隔板9的布置，正離子被從等離子體中抽取出、 并在主要方向D上被加速。這導致束B1幾乎全部由離子I組成，其束可被引導，例如借 助于也沿曲線軌道朝向遠程目標15的靜電吸引和排斥柵極而實現。這里，包括離子的云 具有一種顯著的束形，并且該離子具有一種主要運動方向。在圖2中，示意性地示出了包括離子的云的產生，其是一種既包含電子又包含 正離子的等離子束。由此，作為例子，在等離子室內再次設置一種熱離子陰極11。該 等離子室9由此可在電浮動電勢上操作。陽極13與陰極11協同工作用于產生等離子束 BP”等離子中的離子的主要運動方向D的建立，是通過對目標15施加陰極電勢的偏壓 而實現的，即施加負偏置電壓UB的偏壓從而吸引離子從等離子體PL離開、并且排斥不 會有助于對目標進行蝕刻的等離子體中的電子。然而，即便鄰近于目標15，束Bpl中仍 有電子。因此這里的包含離子的云是等離子束，其中該離子具有一種主要移動方向。產生包含離子的云的第三種模式被顯示在圖14中。陽極與電子源和遠距的陰極 65協作。電子僅在密閉(confinement) 71中的陽極69的前面對工作氣體進行電離，密閉 71在關于陽極69和電子源65的浮動電勢下運行。密閉使得從那里射出的等離子體PL成 形。在等離子體中，離子不具有主要移動方向。在浮動電勢的情況下，如果固體材料表 面浸入等離子體中，在等離子體/固體界面處產生的鞘為離子提供朝向固體表面的加速 度已經足夠用于表面刻蝕。然而，在這種情況下的包含離子的云本身不具有離子的主要 運動方向。固體表面上的刻蝕效率可通過向其上施加電勢而被提高，電勢為一種偏壓電 勢，其關于等離子體PL的等離子電勢是負的。就刻蝕而言，離子的撞擊蝕是可信賴的，其可以看到經由圖1的氐和圖2的 以及圖14的等離子體PL全部三種類別的云，目標表面發生刻蝕。圖3到6將舉例說明我們如何定義包含離子的云的邊界。圖3示意性也示出了處 于被認為穿過云的截面平面中，例如沿著根據圖2的平面E的，包括離子的云CL的離子 密度分布P。在這種情況下的云相對于在ζ方向上的軸線Aci是基本上對稱的，其中心 位于具有最大離子密度Pmax的中心區域中。離子密度基本上沿著占支配地位的圓形軌跡 下降到例如最大離子密度P max的75%和50%等。云的邊界或界限被認為是在50% P max 位置處。圖4示出了得到的定性的離子密度-P (y)_分布。在圖5中純定性地示出了類似于圖3的云CL的離子密度分布，其在被認為穿過 云的截面平面中的一個方向-X-上是線性地伸長的。在圖6中，在z/y平面中的密度分 布被示出。根據x/z平面的中心平面是最大離子密度Pmax區域的中心位置。眾所周知的，當離子以足夠高的能量撞擊在材料表面上時，由于碰撞，材料從 該表面釋放到周邊的真空環境/氣氛中，具有依照于所謂“余弦定理”的空間概率分 布。正如圖7中所示意性地示出的，釋放進入周邊真空氣氛中的材料的概率取決于根據 分布W的空間方向Θ。因此，仍著眼于圖7，如果材料是從工件的表面1上被離子刻蝕的，并且存在如在圖7中示意性地示出的表面3，則刻蝕自表面1的一定數量的材料將再 沉積在表面3上。如果表面3是一個也要被刻蝕的表面，或者更一般的，是一個在其上 面沒有刻蝕材料將要被沉積的表面的話，則這是尤其不利的。如果表面3是一個也要被 刻蝕的表面，那么由于即刻地從一個表面區域被刻蝕掉的一部分材料被再沉積在已經刻 蝕過的、或將要被刻蝕的另一個表面區域上的事實，總刻蝕效率顯著降低。
發明內容
本發明專注于通常關于將要被濺射-刻蝕的批量工件的這個問題。如果刻蝕自 一個工件的材料被再沉積在該批的另一個工件上，則在這種情況下，總刻蝕效率顯著降 低。有一種用于制造工件的建議方法，被刻蝕的上述工件的表面的至少一部分被刻 蝕，包括由離子碰撞進行的刻蝕。圓盤傳送帶基座能夠圍繞圓盤傳送帶軸線以傳送的 方式轉動。沿著上述圓盤傳送帶基座的邊緣和在上述圓盤傳送帶基座處而設置至少兩個 行星齒輪架(planetary carrier)，每一個行星齒輪架能夠圍繞一種平行于圓盤傳送帶軸線的 行星軸線而以傳動的方式轉動。產生了一種包括離子的云，其已被認為處于與圓盤傳送 帶和行星軸線相垂直的截面平面中，該云具有一種在最大離子密度的中心區域里的中心 軸線。該中心軸線被定向以致于與圓盤傳送帶軸線相交，仍然被認為是處于與圓盤傳 送帶和行星軸線相垂直的截面平面中。將至少一個待刻蝕的工件施用在每個行星齒輪架 上，由此，每個行星齒輪架由圍繞其行星軸線的轉動來定義了一個相對于該行星軸線的 直徑，其仍然被認為在上述截面平面內。進而，包括離子的云具有的離子密度在距離中 心軸線一定距離處下降到束的最大離子密度的50%，該距離在行星軸線的移動路徑的軌 跡上至多是所述直徑的一半。圓盤傳送帶以及行星齒輪架圍繞各自的軸線被以傳送的方 式加以轉動，并且各自相應的工件在移動進入和穿過所述的云時被刻蝕。提供的批量工件作為例如切割工具或/和特別是用于汽車工業的工件，如梃 桿、噴嘴針、控制活塞、肘節銷、指輪隨動器、柱塞、滾筒以及輪胎閘瓦(shoes)等，支 撐在圓盤傳送帶/行星齒輪架裝置上用于真空處理是眾所周知的。通過上述方法幾乎阻止了即刻地從一個行星齒輪架上的工件刻蝕下的材料被再 次沉積在另一個行星齒輪架上的工件上。另外對復雜成形的工件表面例如凹陷表面進行 的刻蝕得以被顯著改進。在上述方法的一個實施例中，在其中行星齒輪架在它們的軸線方向上延伸，生 成了云，該云基本上線性地在平行于行星軸線的方向上延伸。繼而產生了一種片形云， 該片狀云定義用于一種包括圓盤傳送帶軸線的中心平面。在另外的實施例中，工件相對于各自的行星軸線被偏心地施用、并且優選地各 自圍繞一種工件軸線而轉動。如果待刻蝕的工件表面在工件的周圍延伸，則執行后一情 況。在另外的實施例中，通過相互屏蔽所述工件，額外地阻止了即刻地從工件刻蝕 下的材料再沉積到其他工件上。在另外的實施例中，與那些沒有被即刻地刻蝕的工件相比，通過選擇性地將一種較高的負偏置電壓施加到那些被即刻地刻蝕的工件上，則會進一步增加工件上的上述 刻蝕的聚焦或集中。在另外的實施例中，產生的云包括由隔板定形的云。這是以下面方式之一完成 的，也就是經由電浮動金屬隔板、或經由介電隔板、或經由用作陽極這樣的隔板。如果金屬隔板是在浮動電勢上被操作，這是相對于云的電勢。如果云是等離子 體，由此，要么等離子體電勢被限制在一種參考電勢，如通過將用于產生等離子體的陽 極或陰極的電勢選擇為一種參考電勢(例如接地電勢)、且隔板的電勢是浮動的而實現； 或者隔板運作在參考電勢、且等離子體電勢是浮動的，通過既不操作陽極也不操作陰極 用于在參考電勢上產生等離子體而實現。作為陽極操作并且進而處于正電勢的隔板就其(正電性的)離子而言當云的聚焦 元件。 在另外的實施例中，產生云包括沿著云施加磁場。在一個實施例中，云作為等離子體而產生，因而包括上述刻蝕離子以及電子。 將負偏置電壓施加到被刻蝕的工件上，尤其在這種情況下具有顯著的優點，因為通過這 樣做的話，正刻蝕離子被吸引在一邊并且電子被排斥，因此避免由于電子流動而對工件 升溫/加熱。另外的，在一個實施例中，云的離子密度甚至進一步被約束到一種特定的小區 域，這通過將在離子密度下降到50% Pmax處的上述距離選擇為至多是上述直徑的四分之 一處而實現。另外的提議是，離子云刻蝕設備包括一種圓盤傳送帶基座，其能夠圍繞圓盤傳 送帶軸線以傳動的方式轉動。該設備進一步包括至少兩個行星齒輪架，其被以傳動的方 式安裝成鄰近于圓盤傳送帶的邊緣處以及在圓盤傳送帶上，并且其能夠圍繞平行于圓盤 傳送帶軸線的各自的行星軸線以傳動的方式轉動。每個行星齒輪架定義了 一種關于其行星軸線的直徑。另外設置一種產生出包括離子的云的源，其被認為處于與圓盤傳送帶和行星軸 線相垂直的截面平面中，具有仍然在上述平面中與圓盤傳送帶軸線交叉的中心軸線。該 云軸線被定義在被認為處于上述平面中的最大離子密度區域的中心。至少兩個行星齒輪架中的每一個包括至少一個用于工件的工件支撐。包括離子 的云在距離束軸線一定距離處具有下降到云的最大離子密度的50%的離子密度，該距離 是在行星齒輪架的至多50%的直徑處，被認為是在上述截面平面內、以及行星軸線的圍 繞圓盤傳送帶軸線的移動路徑的軌跡上。在上述設備的一個實施例中，云包括在平行于行星軸線的方向上基本上線性延 伸的離子。在該設備的另外的實施例中，每個行星齒輪架包括鄰近于其邊緣的工件支撐， 該支撐優選地能夠圍繞各自的支撐軸線以傳動的方式轉動。仍然在根據發明的另外的實施例中，該設備包括一種介于鄰近的行星齒輪架之 間的屏蔽，其關于圓盤式傳送帶基座是固定的，并且其關于圓盤式傳送帶軸線放射狀地 延伸。經由這樣一種屏蔽，即刻地從行星齒輪架之一上的工件刻蝕的材料在另外的、特 別是鄰近的行星齒輪架上的工件上的再沉積被額外地降低。
仍然在另外的實施例中，并且行星齒輪架隨時包括鄰近它們邊緣的工件支撐， 其優選地是能夠自轉的，在鄰近的上述工件支撐之間設置一種屏蔽，其被安裝在行星齒 輪架中的相應一個行星齒輪架上，并且關于行星軸線中的相應一個行星軸線而放射狀地 延伸。通過這個屏蔽，即刻地從工件刻蝕的材料的再沉積被阻止再沉積到支撐于同一個 行星齒輪架上的工件上。介于鄰近的行星齒輪架和/或介于在行星齒輪架上的工件支撐之間的上述屏蔽 在一實施例中是由金屬制造的并以電性浮動方式操作或由介電材料制造。然而到現在為止被關注的上述屏蔽，較多地設置為在阻止刻蝕掉的材料從一個 工件過渡到另一個工件的層面下，在另外的實施例中，一種方法被關注，據此工件被保 護使之免受被來自其他工件的刻蝕掉的材料的污染。這是通過圍繞每個行星齒輪架提供 屏蔽部件而完成的，其安裝在圓盤傳送帶基座上并具有相對于圓盤傳送帶軸線向外輻射 狀指向的開口。如果在行星齒輪架處設置如上文所述的工件支撐，則在另外的實施例中，屏蔽 部件設置成圍繞每個工件支撐，每個所述屏蔽部件具有相對于相應圓盤傳送帶軸線向外 輻射狀指向的開口。此外，圍繞行星齒輪架和/或工件支撐的上述屏蔽部件在一個具體例中要么是 由金屬制造并以電性浮動方式操作的、要么是由介電材料制造的。在另外的實施例中設置了電源，用于對工件支撐施加偏壓從而吸引所述束中的罔子。在另外的實施例中設置了偏壓控制單元，其控制著當工件支撐中的相應一個工 件支撐被浸入在云中時的上述偏壓高于當沒有被浸入在云中時的這樣的支撐的偏壓。仍然在另外的實施例中設置了沿著云的隔板，其是電性浮動金屬隔板或介電材 料隔板或者其被作為陽極工作。關于在浮動電勢上操作這樣的隔板，我們涉及如上文給 出的對于這些主題的解釋。仍然在另外的實施例中設置了線圈裝置，其產生了沿著云的聚焦磁場。仍然在另外的實施例中，產生出包括離子的云的源是一種等離子體源，并且該 云是一種等離子體。歸因于本發明，只要是批量工件(例如上文所述的類型)被刻蝕在圓盤傳送帶/ 行星齒輪架裝置上，則再沉積得以被避免、或至少被充分地降低。
現在本發明將借助于附圖而進一步被舉例說明。圖1純粹示意性地和簡化地示出，用于產生包括離子的云的源，該源實質上由 如一種類型的上述云的離子組成；圖2類似于圖1的表述，示出一種源用來產生出等離子束，作為包括離子的另一 種類型的云；圖3示意性地和定性地示出在中心對稱的包括離子的云中的離子密度分布；圖4在沿著截面方向穿過云的圖示中的上述離子密度分布；圖5類似于圖3中的表述，在線性延伸的云中的離子密度分布，以及
圖6類似于圖4的表述，根據圖5的在云中的離子密度分布；圖7示意性的表述，余弦定律濺射的效應示出了導致的再沉積問題；圖8簡化地和示意性的表述了，根據本發明的第一實施例；圖9仍然示意性地和簡化地說明根據圖8的實施例的側視圖；圖10根據圖8的內容的表述中，用于使得在如圖8中的圓盤傳送帶/行星式裝 置的鄰近的行星齒輪架上的刻蝕再沉積最小化的額外措施；圖11脫離如在圖8中示出的實施例，其還可以與圖10的實施例相結合，具有通 過受控工件偏壓用于進一步阻止再沉積的附加措施的另一個具體例；圖12仍然脫離根據圖8的實施例，并且可能結合圖10和/或圖11的實施例， 通過保護性屏蔽來防止再沉積的進一步的措施；圖13類似于圖8的表述，示出一種裝置，其中，能夠以傳動方式轉動的工件支 撐設置在各自行星齒輪架處，并且具有可被單獨或組合施加的措施來用于降低再沉積；圖14純示意性地，示出現今施用的用于實踐本發明的等離子源并且基于如在 PCT/EP2006/067869中揭露的等離子源，并且由此生成的等離子體是另一種類型的包括 離子的云，并且圖15示意性地，示出根據圖14的用于刻蝕具有復雜表面的工件的裝置。
具體實施例方式在圖8中示意性地示出了一種根據本發明的用于批處理刻蝕工件的設備的第一 實施例。在真空室(未示出)中設置有一種圓盤傳送帶19，其具有圓盤傳送帶基座20。 后者能夠圍繞圓盤傳送帶軸線A2tl以傳動的方式轉動。鄰近于圓盤傳送帶基座20的邊緣 設置有圓盤式傳送帶19的至少兩個(根據圖8例如八個)行星齒輪架22，每個行星齒輪 架能夠圍繞行星軸線A22被以傳動的方式轉動，其被安裝在圓盤式傳送帶基座20上。在 圓盤傳送帶19的外側設置有一種用于產生包括離子的云CL的源24。考慮到我們理解 的“包括離子的云”和如在圖1和2和14的上下文中被定義的，用于上述云的任何源 可被用作源24，所以例如空心陰極源、熱發射離子源、電弧蒸發源或像例如市場上購自 Fa.Veeco.的離子源。現今施加一種用來實現本發明的源24，其稍后將被更詳細地在圖14的上下文中 描述。源24產生云CL，該云CL，據認為在根據圖8的圖象中的截面平面中、并且因 而在既垂直于圓盤傳送帶軸線A2tl也垂直于行星軸線A22的平面內，具有一種中心軸線 Acl,中心軸線Aci與行星軸線A2tl交叉，并且進而仍被認為在上述平面內，該中心軸線 Acl放射狀地對準于上述軸線。每個行星齒輪架22由相對于其行星軸線A22的旋轉來定義了直徑Φ。由源24 產生的云CL在行星軸線A22的移動路徑T的軌跡上具有離子密度曲線，在距中心軸線Aci 的距離是至多Φ/2和甚至優選Φ/4處，其下降到最大離子密度Pmax的50%。進而， 只要行星齒輪架22之一變得與據認為在上述截面平面內的云CL的中心軸線Aci對準， 則它的相對于軸線A22和垂直于中心軸線Acl的最外面的區域被暴露給云CL的最大離子 密度Pmax的50%的離子密度。由此，通過云CL的離子擊打在與中心軸線Aci垂直的行星齒輪架的表面處，來執行主要的刻蝕。被刻蝕離開那些區域的材料沒有被再沉積在鄰 近的行星齒輪架上，但是相反地噴向真空室(未示出)的壁。在云外的離子一方面打擊 著與中心軸線Aci橫向地間隔開的行星齒輪架22，離子具有較低的刻蝕效率和降低的密 度P，從而，另外考慮圖7的余弦分布W，僅少量的被刻蝕掉的材料將會再沉積在鄰近 的行星齒輪架22上。在圖9中示意性地示出了圖8中的裝置的側視圖。如果在行星齒輪架22上設置 一種如圖9中24示意性地示出的基本上圓柱形的工件，或設置大量的工件成組地在行星 齒輪架22上沿著一種圓柱形表面、并且它們將要僅僅在相對于軸線A22放射性地指向外 面的表面區域處上受刻蝕，則正如到目前為止已經討論的關于刻蝕和再沉積的關注是特 別有效的。另一個關于防止刻蝕掉的材料再沉積在批量的工件上的改進是由根據圖10的實 施例實現的。通過圖8，很明顯地，與沿著圓盤傳送帶基座20的邊緣相互地排列的行星 齒輪架22相比，剩余的再沉積將變得越靠近越加劇。因此，在圖8的實施例中的鄰近的 行星齒輪架22之間應當保持一種間隔，其至少給出了如圖8中示意性地示出的直徑Φ。 為了在不增加再沉積的情況下允許降低上述的間隔，根據圖10在一個實施例中，鄰近的 行星齒輪架被互相屏蔽。上述的屏蔽通過屏蔽板26來執行，屏蔽板26關于圓盤式傳送 帶軸線A2tl被放射性地安裝在圓盤傳送帶基座20上。這些屏蔽部件26-也在圖9中以虛 線示出-可被可替換地固定在圓盤傳送帶基座20上以致于當預定量的安裝材料已被再沉 積于其上時這些屏蔽部件將被容易地更換。正如我們已說明的，可能由等離子體實現實現一種包括離子的云，由此刻蝕離 子由于對工件施加負偏置電壓而被吸引到待刻蝕的表面上。盡管工件的負偏置電壓一 般可對束的離子增加能量，但是特別地當使用等離子體時，上述的偏壓得以被執行。例 如，圖8上可觀察到，被集束或聚焦為沖擊在行星齒輪架22上的云CL越多，則將被再 沉積在承載于鄰近的行星齒輪架22上的工件上的刻蝕掉的材料越少。進一步地，正如 曾關注的圖8上的觀點，沒有附加的措施，介于鄰近的行星齒輪架22之間的相互方位 (azimutal)距離不應小于根據行星式驅動件的直徑Φ的距離。這避免了，只要在云CL 隨時過渡于兩個鄰近的行星齒輪架之間時，支撐于其上的工件同時地發生充分的刻蝕， 導致所刻蝕的材料被交叉地再沉積現象。因而，在另外的實施例中、并且尤其當將云實 現為等離子體時，在行星齒輪架上的工件僅被偏置在一種負電勢上，從而使得當行星齒 輪架正好被放置在等離子體的正前面時吸引刻蝕離子。因而設置一種用于工件的受控偏 置電源，通過其，僅浸入云CL的工件被供以一種偏壓。上述的實施例在圖11中被示意 性的和簡化的表述所示出。偏置電源30具有固定在面向源24的位置處的接觸部32。每 個行星齒輪架22具有一種關于圓盤傳送帶基座20固定的行星式接觸部34。從行星式接 觸34部，建立了一種電連接(未示出)例如經由行星軸線A22連接到設置在行星齒輪架 22上的工件支撐。行星式接觸34僅在各自的行星齒輪架22與等離子體PL排列對齊時 電接觸著固定的偏壓源接觸部32。因此和如在圖11中以虛線所示的32’，通過對接觸 部34和32中的任一個或兩個的方位范圍進行適當的確定尺度，則在此期間可以控制將被 施加到該工件的行星齒輪架22的偏壓的移動角度。在圖11中，偏壓源30的偏壓被供應 到各自的行星齒輪架22上期間，圓盤式傳送帶基座20的轉動角度被表述為α。
因而，如圖11 一方面由接觸部32并且另一方面由接觸部34建立的開關建立起 了一種用于承載在行星齒輪架22上的工件的受控偏置電源。回到已借助于圖10、12舉例說明的屏蔽技術，示出另一個實施例。然而如圖10 的屏蔽板26更合適設置成作為材料收集屏蔽，如在圖12中舉例說明的屏蔽可能更合適設 想成工件或行星齒輪架保護屏蔽。在圓盤傳送帶基座20上，為每個行星齒輪架22安裝 一種保護屏蔽36，保護屏蔽36圍繞著各自的行星齒輪架22，其具有相對于圓盤傳送帶軸 線A2tl從圓盤傳送帶20放射性地指向外面的狹長開口 38。從而行星齒輪架22可旋轉地 在周邊的保護屏蔽36內、圍繞它們軸線A22而被驅動。還可以使這些屏蔽能夠容易地在 圓盤式傳送帶基座20上交換以便充當更換部分。另外，關于包含云的離子(未示出在圖 12中)，這些保護屏蔽36可以通過它們的開口 38充當隔膜，將云與工件的離子交互作用 集中在行星齒輪架22上、在預定的表面區域上。屏蔽36由金屬制成并以浮動方式電操作或由介電材料制成。另外地且考慮到它 們的隔膜形成開口 38，也有可能的是特別是當使用一種等離子體作為含離子的云來在 正電勢下操作上述保護屏蔽36，即作為陽極從而使得改善穿過開口 38的離子聚焦。由此 和如在圖12中的40示出的，上述開口 38的邊界區域可被定制為一種額外地增加其聚焦 效果的形狀。通過偏置源42偏置上述保護屏蔽36被示意性地示出在圖12中。與被表述在圖10中的屏蔽技術的上下文中的類似，設置保護屏蔽36會允許降低 鄰近的行星齒輪架22的間隔到遠低于在圖8中的實施例的上下文中被表述的距離Φ。到目前為止，當隨時在各自的行星齒輪架22上設置一種基本圓柱形的且同軸于 各自的行星軸線A22而支撐的一種單獨工件、或相對于行星軸線A22設置許多個沿著圓柱 形表面排布的工件的情況下，我們討論了本發明，然而僅關于各自的行星軸線A22放射性 指向外面的表面將要被刻蝕。經常地，工件必須被周圍全面地刻蝕并且因此如熟練技術人員所公知地可自轉 地懸浮在各自的行星齒輪架上。用于這個目的的行星齒輪架22a示意性地示出在圖13中。由此，行星齒輪架22a 能夠圍繞它們的行星軸線A22a以傳動的方式轉動，行星齒輪架22a設置有成組的鄰近于和 沿著行星齒輪架22a邊緣的工件支撐44。被設置來承載例如切割工具這樣的一種工件的 工件支撐44中的每一個能夠圍繞工件支撐軸線A44以傳動的方式轉動。為了防止由包含離子的云CL在被支撐在鄰近的行星齒輪架(在圖13中未示出) 上的工件上刻蝕的材料的再沉積，到目前為止已在圖8至12的上下文中討論過的全部措 施還可被運用于該實施例。額外地和為了阻止從工件支撐44上的一個工件刻蝕的材料再 沉積在一個或相同行星齒輪架22a處的鄰近支撐44上的工件上，在距離小至如根據工件 支撐44的、或分別在其上支撐的工件的直徑Φ44處，云CL的離子密度分布可進一步被限 制到如在圖3至6以及如圖8的上下文中舉例說明的50%密度限制。進一步地，到目前 為止曾討論的屏蔽和偏置控制措施可被應用在行星齒輪架22a上，更確切地說除此之外， 還有在圖8至12的上下文中曾討論的這些措施應用到圓盤式傳送帶基座20。因而，在 圖13中示出了應用收集屏蔽板46，其類似于圖10中的屏蔽板26、和/或類似于與曾借 助圖11而舉例說明的受控偏壓相似的一種受控偏壓50的屏蔽板、和/或類似于與曾借助 圖12而舉例說明的那些屏蔽36相似的保護屏蔽56的屏蔽板。
如在圖8中進一步示出的另一個實施例，其可與目前為止舉例說明的任何其他 實施例相結合，沿著中心軸線Aci設置一種線圈裝置58，其產生沿著包含離子的云CL的 聚焦磁場H。在2006年10月27日提交的、相同申請人的PCT申請PCT/EP2006/067869中，
詳細披露了一種離子云源，現今使用的用于執行本發明的源基于該離子云源；并且該 PCT申請在本申請首次提交時其沒有被公布，符合2007年10月10日提交的US申請Ser. Nr.ll/870119并且它們以援引的方式被本說明書合并。上述云源是如何構思的摘要現在 將借助圖14給出。由此，必需聲明的是，根據PCT/US申請的源與被應用來實踐本發明的離子云 源的本質區別是用于實踐本發明、并且與如上述PCT/US申請中披露的限制相反的限 制，具有對所產生的等離子體起約束作用的隔膜或孔板。根據圖14，在由泵裝置63抽空的真空室60中設置一種電子源陰極65和陽極裝 置67。陽極裝置67包括陽極電極69和密封71。用于操作本發明，該密封具有孔板或 隔板72，指向在真空室60中的反應空間R。密封71定義了內部空間。被設置在具有 隔膜72的密封71的內部空間中的陽極69被與密封71電性隔離開。密封71由金屬和/ 或介電材料制成，由此在一實施例中至少密封71的內部表面由金屬制成。如上所述，密 封71在相對于等離子體PL的等離子電勢的一種浮動電勢上運行。為了某些額外的可控 性，密封71可運行在如相對于真空室1的壁的一種預定的或可調節的電勢上。如在圖14 中示出的，電子源陰極65和陽極電極69由供給電源79提供電力，供給電源79產生出一 種包括DC分量、或由具有極性的DC成分組成的信號。由電子源陰極65產生的電子被 從電子源陰極65的發射表面朝向陽極電極69的電場推進。由于密封71被操作在一種在 任何情況下均與陽極電極69的電勢不同的電勢上，這導致在密封71內的和鄰近于其隔板 72的電子密度的增加。一種工作氣體，例如氬、氪或氙或它們的混合氣體，被放入真空 室60并且通過電子碰撞而被電離/離子化。由于在密封71中和鄰近于其隔膜72的增加 的電子密度，導致在上述的區域中，工作氣體的電離速率增加，并且如果供應的話，反 應氣體的活化增加。支撐在圓盤傳送帶基座20上的行星齒輪架22或22a上的工件經過鄰近的隔板72 并被刻蝕地暴露于高密度等離子體PL，其被聚集在如曾借助于隔板72至今被討論的受限 制的區域。到目前為止曾討論的全部措施可單獨地或組合地被運用到圖14中的裝置，圖 14將僅僅披露現今被用于實踐本發明的等離子體源。由此，電子源陰極65可以是例如一 種熱電子發射陰極或一種電弧放電陰極。圖15示意性地示出了根據本發明的裝置，其利用如借助于圖14而舉例說明的 一種云源，用于刻蝕復雜的特別是工件23的凹入表面，例如所謂的輪胎/閘瓦的凹入表 通過本發明，通過離子碰撞于其表面上，刻蝕自工件表面的材料再沉積在表面 上，這樣的再沉積是不希望的，特別是在應當被保持清潔或也將被刻蝕的表面上是不希 望的，材料的再沉積通過各自地限制包含刻蝕離子的云，施用屏蔽部件和/或選擇地對 工件施加偏壓而被阻止。由此，凈刻蝕效率被顯著增加。
權利要求
1.一種用于制造工件的方法，對所述工件的表面的至少一部分進行刻蝕包含由離子 碰撞進行的刻蝕，該方法包括設置一種圓盤傳送帶基座，其能夠繞圓盤傳送帶軸線以傳動的方式而轉動； 沿著所述的圓盤傳送帶基座的邊緣并且在其上面設置至少兩個行星齒輪架，每個能 夠圍繞與所述圓盤傳送帶軸線相平行的行星軸線以傳動的方式轉動；產生一種包括離子的云、并且其具有，據認為在與所述圓盤傳送帶和所述行星軸線 相垂直的截面平面內，一種位于最大離子密度的區域的中心處的中心軸線；引導所述的中心軸線以便于與所述的圓盤傳送帶軸線相交叉，據認為在所述的截面 平面內實現；在每個所述的行星齒輪架上施用至少一個待刻蝕的工件，每個所述的行星齒輪架通 過圍繞其行星軸線旋轉而定義了一種相對于該行星軸線的直徑；據認為在所述的截面平面內，并且在所述行星軸線的移動路徑的軌跡上，所述包括 離子的云在距離所述的中心軸線至多等于所述直徑的50%處具有下降到所述束的最大離 子密度的50%的離子密度；圍繞所述的各自的軸線轉動所述圓盤式傳送帶基座和所述行星齒輪架； 當移入和穿過所述云時刻蝕該工件。
2.如權利要求1的方法，其中所述云產生，在平行于行星軸線的方向上基本線性地延伸。
3.如權利要求1或2的方法，包括相對于各自的行星軸線偏心地施用所述工件，并 且優選圍繞一種工件軸線而轉動每個工件。
4.如權利要求1至3之一的方法，進一步包括通過相互的屏蔽來額外地阻止即刻地 從所述工件刻蝕的材料再沉積到其他的所述工件。
5.如權利要求1至4之一的方法，進一步包括通過選擇性地對一個或多于一個經即 刻地刻蝕的工件施加高于一種沒有經即刻地刻蝕的工件的負偏置電壓，來進一步聚焦所 述刻蝕。
6.如權利要求1至5之一的方法，所述產生包括由以下方式之一的隔板來定形所述 云，也就是經由一種電浮動金屬隔板、或經由一種介電隔板、或經由一種陽極隔板。
7.如權利要求1至6之一的方法，所述產生包括沿著所述云施加一種磁場。
8.如權利要求1至7之一的方法，由此產生所述云作為一種等離子體。
9.如權利要求1至8之一的方法，所述距離至多等于所述直徑的四分之一。
10.一種離子刻蝕設備包括一種能夠在真空室內圍繞圓盤傳送帶軸線以傳動的方式轉動的圓盤傳送帶基座； 至少兩個行星齒輪架，其以傳動的方式安裝在所述圓盤傳送帶基座的上以及鄰近于 其邊緣，并且能夠圍繞與所述圓盤傳送帶軸線平行的各自的行星軸線而以傳動的方式轉 動；每個所述行星齒輪架定義一種相對于各自的行星軸線的直徑； 一種源，產生包括離子的云并且具有，據認為在與所述圓盤傳送帶和所述行星軸線 相垂直的截面平面內，一種中心軸線，所述中心軸線與所述圓盤式傳送帶軸線相交； 在每個所述的至少兩個行星齒輪架上用于工件的至少一個工件支撐，據認為在所述的截面平面內，并且在所述行星軸線的移動路徑的軌跡上，所述包括 離子的云在距離中心軸線至多等于所述直徑的50%處具有下降到其最大離子密度的50% 的離子密度。
11.如權利要求10的刻蝕設備，其中所述包括離子的云基本上線性地延伸在平行于所 述行星軸線的方向上。
12.如權利要求10或11的設備，其中每個所述的行星齒輪架包括鄰近所述行星齒 輪架的各自邊緣的工件支撐，所述支撐優選地能夠圍繞各自的支撐軸線以傳動的方式轉動。
13.如權利要求10至12之一的設備，進一步包括一種介于鄰近的行星齒輪架之間的 屏蔽，所述屏蔽相對于所述圓盤傳送帶基座是固定的、并且相對于所述圓盤傳送帶軸線 放射性地延伸。
14.如權利要求12或13之一的設備，進一步包括一種屏蔽，其介于安裝在所述行星 齒輪架中的相應一個行星齒輪架上的鄰近的所述工件支撐之間，并且相對于各自的所述 行星軸線放射性地延伸。
15.如權利要求13或14之一的設備，其中所述屏蔽由金屬制成并被電浮動地操作或 由介電材料制成。
16.如權利要求10至15之一的設備，進一步包括一種在每個所述行星齒輪架周圍的 屏蔽部件，其安裝在所述的圓盤傳送帶基座上、并且具有一種放射性地相對于所述圓盤 傳送帶軸線向外引導的開口。
17.如權利要求12至16之一的設備，進一步包括一種在所述工件支撐的周圍安裝在 所述行星齒輪架上的屏蔽部件，所述行星齒輪架各自具有一種放射性地相對于各自的行 星軸線向外引導的開口。
18.如權利要求16或17之一的設備，其中所述屏蔽部件由金屬制成并且電浮動地操 作或由介電材料制成。
19.如權利要求10至18之一的設備，進一步包括一種電源供應，用于偏置所述工件 支撐以便于吸引所述束的離子。
20.如權利要求19的設備，進一步包括一種偏壓控制單元，其控制著當各自的所述支 撐中的相應一個支撐隨時浸入在所述云中時的所述偏壓高于在所述工件沒有被浸入所述 云中時的偏壓。
21.如權利要求10至20之一的設備，包括一種沿著電浮動的所述束的隔板、金屬的 隔板或介電隔板或作為陽極。
22.如權利要求10至21之一的設備，進一步包括一種沿著所述云產生聚焦磁場的線圈裝置。
23.如權利要求10至22之一的設備，其中所述源是一種等離子體源，并且所述云是一種等離子體。
全文摘要
用于工件的安裝在圓盤傳送帶(19)上的行星齒輪架(22)被設置在真空室內。用于包括離子(CL)的云的源(24)被設置使得該云的中心軸線(ACL)與圓盤式傳送帶(19)的轉動軸線(A20)相交。該云(CL)在行星軸線(A22)的移動路徑(T)處具有離子密度曲線，在距離上述的中心軸線(ACL)至多是行星齒輪架(22)的直徑的一半處，其下降到最大離子密度的50％。當行星齒輪架(22)上的工件被包括離子的云刻蝕時，刻蝕掉的材料基本上沒有再沉積在鄰近的行星齒輪架上，而是朝著真空室的壁噴射。
文檔編號H01L21/00GK102017055SQ200980114365
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月15日 優先權日2008年4月22日
發明者M·埃澤爾巴赫, O·格斯托爾, S·克拉斯尼策 申請人:歐瑞康貿易股份公司(特呂巴赫)