KR100771972B1

KR100771972B1 - 플라즈마 여기 시스템

Info

Publication number: KR100771972B1
Application number: KR1020050128860A
Authority: KR
Inventors: 알프레드 트루시; 마르쿠스 반바르트; 로타르 볼프; 마틴 스테우버; 스펜 악센벡; 페터 비데무트
Original assignee: 헛팅거 일렉트로닉 게엠베하 + 코 카게; 가부시키가이샤 아루박
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-11-01
Also published as: ATE543198T1; EP1675155A1; JP4587314B2; CN100441066C; TW200634885A; KR20060073518A; EP1675155B1; TWI293768B; JP2006196453A; CN1863428A

Abstract

플라즈마 처리에 전력을 공급하는 플라즈마 여기 시스템(1)은 메인 공급부(3)에 접속될 수 있는 하나 이상의 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')와, 이 DC 전류 공급부에 접속되어 출력에서 AC 전압을 생성하는 하나 이상의 중간 주파수(MF) 유닛(4, 8)으로서, 상기 MF 유닛(4, 8)의 출력은 코팅 챔버(7)의 전극(5, 6, 9, 10)에 접속될 수 있는 것인 상기 하나 이상의 중간 주파수(MF) 유닛(4, 8)과, 하나 이상의 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')에 접속되어 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')의 출력값을 조정 및/또는 제어하고 또한, 하나 이상의 MF 유닛(4, 8)에 접속되어 MF 유닛(4, 8)의 출력값을 조정 및/또는 제어하는 조정 및/또는 제어 수단(11)으로서, 이 조정 및/또는 제어 수단(11)은 하나 이상의 MF 유닛(4, 8)의 출력값을 기술하는 값을 제공하기 위한 하나 이상의 입력 인터페이스(11c, 11d)와, 하나 이상의 MF 유닛(4, 8)의 제어 입력을 접속시키기 위한 하나 이상의 제어 출력 인터페이스(11e, 11f)를 포함하는 것인 상기 조정 및/또는 제어 수단(11)을 포함한다. 이러한 구성에 의해, 균일한 2 차원 플라즈마를 생성하는 것이 가능하게 된다.

Description

플라즈마 여기 시스템{PLASMA EXCITATION SYSTEM}

도 1은 대면적 플라즈마 코팅 시스템을 나타내는 개략도.

도 2는 플라즈마 여기 시스템의 제 1 실시형태를 나타내는 도면.

도 3은 플라즈마 여기 시스템의 제 2 실시형태를 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 플라즈마 여기 시스템 2, 2', 2", 2"': DC 전류 공급부

3: 메인 공급부 4, 8: MF 유닛

5, 6, 9, 10: 전극 7: 챔버

본 발명은 플라즈마 처리에 전력을 공급하는 플라즈마 여기 시스템에 관한 것으로, 이 플라즈마 여기 시스템은 메인 공급부에 접속될 수 있는 하나 이상의 DC 전류 공급부와, 이 DC 전류 공급부에 접속되어 출력에서 AC 전압을 생성하는 하나 이상의 중간 주파수(MF) 유닛으로서, 상기 MF 유닛의 출력은 코팅 챔버의 전극에 접속될 수 있는 것인 상기 하나 이상의 중간 주파수 유닛과, 하나 이상의 DC 전류 공급부에 접속되어 DC 전류 공급부의 출력값을 조정 및/또는 제어하고 또한, 하나 이상의 MF 유닛에 접속되어 MF 유닛의 출력값을 조정 및/또는 제어하는 조정 및/또는 제어 수단을 포함한다.

평판 디스플레이(FPD) 제조 처리에서, 기판, 예를 들어, 대면적의 유리 패널 표면이 수개의 단계를 통해 균일하게 코팅된다. 플라즈마 처리, 리액티브 처리, 및 종래의 방식으로 스퍼터링/캐소드 스퍼터링을 통하여 대면적의 유리 표면을 코팅하는 것이 아키텍처 글래스 코팅(architecture glass coating)으로 알려져 있다. 이러한 목적을 위하여, 전류원 또는 전압원이 플라즈마를 발생시키는데, 이 플라즈마는 기판, 예를 들어 유리 패널 상에 성막되는 타겟으로부터 재료를 떼어 내야 한다. 성막 전에는, 리액티브 처리에서 원하는 코팅에 따라 원자들을 가스 원자나 분자로 구속시킬 수 있다.

아키텍쳐 글래스 코팅시, 유리 패널들은 플라즈마 챔버(코팅 챔버) 내의 스퍼터링 소스를 통과하여 연속적으로 안내되어, 이에 의해 균일한 코팅이 제공된다. 따라서, 플라즈마는 오직 한 축으로, 즉, 1차원으로, 즉, 기판의 이동 방향에 대하여 수직 방향으로 균일하게 분포해야 한다.

아키텍쳐 글래스 코팅은 DC를 이용하며, 또한 중간 주파수(MF) 스퍼터링 처리를 이용한다. 이 MF 스퍼터링 처리는 중간 주파수 전류 공급부들을 가지고 동작되며, 여기서, 제어형 또는 비제어형 중간 회로 전압이 단일 위상 또는 다중 위상 전압으로부터 생성된다. 중간 회로 전압은 인버터 회로(예를 들어, 브리지 회로)에 의해 중간 주파수(MF) AC 전압으로 변환된다. MF 출력 전력 신호는 발진을 위하여 여기되는 발진 회로로 스위칭된다. 이 발진 회로는 직렬 발진 회로 또는 병 렬 발진 회로일 수 있다. 직렬 발진 회로는 전압원 특성을 갖는 출력 전력 신호에 의해 여기되는 반면, 병렬 회로는 전류원 특성을 갖는 출력 전력 신호에 의해 여기된다.

일반적으로, MF 전력은 발진 회로의 코일에서 디커플링되고 코팅 시스템의 코팅 챔버에서의 2 개의 전극에 접속되어 코팅 챔버에서 플라즈마 생성을 가능하게 한다. MF 여기 시스템에서의 전극들은 애노드 또는 캐소드로서 교대로 동작한다.

FPD 제조 처리는 기판의 대형 크기로 인하여 기판들을 이동시키지 않고 기판의 평면 코팅을 수행하는 것을 포함한다. 수 ㎡ 내지 수십 ㎡에 이르는 비교적 큰 크기의 기판의 전체 면적을 한번에 코팅하기 때문에, 실패율을 매우 낮추어야 하고, FPD는 수개의 부분으로 조립될 수 없기 때문에, 시스템, 플라즈마 챔버, 전극, 타겟, 및 최종적으로 전류 공급부들이 신규 요건을 만족해야 한다.

FPD 제조에서, 지금까지는 DC 전류 공급만을 이용하여 플라즈마를 여기시키고 있다. 그 이유로 몇가지를 들 수 있다. 기판은 그 크기로 인하여 처리가 어렵고 따라서, 코팅 동안에 이동시킬 수 없다. 따라서, 플라즈마가 2 차원에서 매우 균일한 방식으로, 즉, 기판의 전체 표면에 걸쳐 균일한 방식으로 분포되어야 하며, 이는 현 기술로는 DC 전압원을 이용해야만 실현될 수 있는 것이다.

한 작업 단계에서의 전체 표면의 코팅은 보다 많은 전력을 요구한다. FPD 제조 처리에서의 플라즈마 발생은 50 내지 200 kW 이상 전력의 전류 공급을 필요로 한다. 이에 의해, 개개의 전력 등급, 즉, 50 내지 100 kW 간의 전류 공급을 용이하게 재구성하는 것이 가능해야 한다. 이것은 MF 전류 공급을 이용하는 것 보다는 DC 전류 공급을 이용함으로써 보다 간단하게 실현될 수 있다. 통상적으로, DC 플라즈마 처리에서는, 수개의 DC 여기 시스템이 병렬로 접속되고, 모든 플라즈마 시스템이 동일 전력을 공급하는 것을 보장하는 공통 조정부가 제공된다.

전류 공급부는 제한된 효율로 동작하기 때문에, 방전되어야 하는 상당한 양의 방산열을 발생시킨다. 통상적으로, 전류 공급부는 냉각제에 의해 냉각된다. FPD 제조를 위한 코팅 챔버에 바로 인접해서 한정된 양의 냉각제만이 존재한다. 공냉식 DC 전류 공급부는 잘 알려져 있다. 현재, MF 전류 공급부는 MF 유닛에서의 큰 손실로 인하여 여전히 냉각제로 냉각된다.

동작에 필요한 공간을 최소화하기 위하여, 필요하거나 실질적으로 수행되어야 하는 모든 개개의 코팅 처리는 동일한 코팅 챔버 내에서 수행된다. 이러한 목적을 위하여, 상이한 타겟으로부터 재료를 떼어 낸다. 바람직한 방식으로는, 전류 공급부가 한 타겟으로부터 다른 타겟으로 스위칭할 수 있기 때문에, 하나의 전류 공급부가 개개의 코팅 처리를 위하여 이용될 수 있다. 이는 DC 전류 공급부로는 실현될 수 있는 것이지만, MF 전류 공급부에 대해서는 많은 노력이 들어가야 하는 것이 때문에, 이는 대면적의 기판을 코팅하기 위한 MF 전류 공급부의 이용을 저해하는 또 다른 원인으로 된다.

DC 전류 공급부의 또 다른 이점은 매우 작은 공간만이 코팅 시스템에 제공된다는 점이다. 따라서, DC 전류 공급부는 원거리 위치, 예를 들어, 지하실에 위치되고 비교적 긴 케이블을 통하여 전류를 공급받는다. 이러한 방법은 DC 케이블이 저렴하고 유연성을 갖기 때문에 DC 전류 공급부에 대하여 특히 용이하다.

그러나, DC 전류 공급부는, 타겟을 균일하게 떼어 낼 수 없고 그 타겟상에 절연층이 형성되기 때문에, 특히 리액티브 처리에서 아크를 발생시키기 쉽다는 단점을 갖는다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 문제들을 감안하여, 대면적의 기판 표면을 코팅하기 위한 개선된 플라즈마 여기 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 상술한 형태의 플라즈마 여기 시스템과 함께 본 발명에 따라서 달성되는데, 여기서, 조정 및/또는 제어 수단은 하나 이상의 입력 인터페이스와 하나 이상의 제어 출력 인터페이스를 포함한다. 하나 이상의 입력 인터페이스는 하나 이상의 MF 유닛의 출력값을 기술하는 값을 제공한다. 하나 이상의 제어 출력 인터페이스는 하나 이상의 MF 유닛의 제어 입력을 접속하는 기능을 수행한다. MF 유닛의 출력값은 조정 및/또는 제어수단에 직접 공급될 수 있다. 이에 의해, 출력값을 기술하는 값은 그 자체가 출력값으로 된다. 또한, 입력 인터페이스를 이용하여 출력값을 기술하는 값을 또는 출력값을 조정 및/또는 제어 수단으로 전달하는 측정 수단에 의해 출력값을 용이하게 검출할 수 있다. 수개의 입력 인터페이스 및 제어 출력 인터페이스가 조정 및/또는 제어 수단에 제공될 수 있으며, 그 후, 수개의 MF 유닛에 접속될 수 있다.

MF 출력 신호의 전류, 전압 및/또는 전력을 측정하여 제어하는 것은 MF 유닛에 대한 조정 및/또는 제어 수단의 접속을 가능하게 한다. 하나 이상의 입력 인터 페이스와 하나 이상의 제어 출력 인터페이스를 제공함으로써, DC 전류 공급부가 수개의 MF 유닛에 동시에 접속될 수 있다. 조정/제어에 의존하여, 개개의 MF 유닛에 대해서만, 특히, 원하는 MF 유닛에 대해서만 전력이 제공될 수 있다. 따라서, 하나의 MF 유닛을 스위치 오프하거나 비활성화시키는데 DC 전력 스위치들이 필요없게 된다. 통상적으로, MF 유닛은 스위칭 브리지들을 포함하기 때문에, 모든 스위치들을 개방시키는 방식으로 스위칭 브리지를 포함하는 MF 유닛들 또는 인버터들을 충분히 제어할 수 있다. 이 경우, 인버터는 전력을 전달할 수 없고, 이에 의해 하나의 공통 DC 전류 공급부를 이용하여 별개의 처리들, 특히, 상이한 타겟을 갖는 처리들을 동작시킬 수 있다. 그러나, 각각의 전극 쌍은 각각의 전극 쌍과 매칭되어야 하는 자체 MF 유닛을 갖고 있다.

바람직하기로는, 상술한 인터페이스를 제공함으로써, DC 전류 공급부와 MF 유닛이 별개의 하우징 내에 수용될 수 있다. 이는 교란 간섭을 제거한다.

바람직한 실시형태에서, 조정 및/또는 제어 수단은 하나 이상의 추가 입력 인터페이스와 하나 이상의 추가 제어 출력 인터페이스를 포함한다. 하나 이상의 추가 입력 인터페이스는 하나 이상의 DC 전류 공급부의 출력값 또는 그 출력값을 기술하는 값을 제공하는 기능을 수행한다. 하나 이상의 제어 출력 인터페이스는 하나 이상의 DC 전류 공급부의 제어 입력을 접속시키는 기능을 수행한다. 따라서, 플라즈마 여기 시스템은 하나 이상의 DC 전류 공급부와 하나의 MF 유닛으로 구성되며, 여기서, DC 전류 공급부의 (전력) 출력에서 중간 회로 전압이 생성되고 이 전압은 MF 유닛에 공급된다. 조정 및/또는 제어 수단은 대응 측정 수단을 통하여 직 접 또는 간접으로 DC 전류 공급부의 출력에서 전류, 전압 및/또는 전력을 측정 및 조정한다. 그 이유로는, MF 유닛의 출력값 뿐만 아니라, DC 전류 공급부의 출력값도 플라즈마 코팅 처리의 조정 및 제어에 이용되기 때문이다.

수개의 DC 전류 공급부는 상술한 인터페이스를 제공하여 간단한 방식으로 조정 및/또는 제어 수단에 접속될 수 있다. 바람직하기로는, 전류, 전압 및 전력이 MF 유닛의 출력에서 옵션적으로 조정될 수 있다. 이에 의해, 플라즈마 여기 시스템의 최적의 조정이 각각의 플라즈마 처리에 대하여 구현될 수 있다.

또 다른 바람직한 방식으로는, 조정 및/또는 제어 수단은 하나 이상의 DC 전류 공급부 및/또는 하나 이상의 MF 유닛에 접속되어 있는 데이터 라인 및/또는 신호 라인을 접속하기 위한 인터페이스를 포함한다. 이에 의해, 예를 들어, 아크 검출 수단의 신호가 조정 및/또는 제어 수단에 간단하고 고속의 방식으로 전송되어 반응할 수 있다. 데이터 라인은 MF 유닛과 조정 및/또는 제어 수단 또는 마스터 DC 전류 공급부 간에 데이터 및 신호 교환을 위한 기능을 수행한다. 데이터 전송은 예를 들어, 전력 측정 데이터와 같이 초고속으로 전송되어야 하는 신호들을 측정 및 조정하기 위하여 아날로그 방식으로 수행될 수 있다. 데이터는 전압 인터페이스 대신에 전류 인터페이스를 통하여 바람직하게 교환되며, 이에 의해, 교란에 대한 감도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 아크 검출, 에러 상태, 등을 기술하는 신호와 같이 비교적 고속으로 그리고 높은 데이터 신뢰도를 갖고 전송되어야 하는 제어, 측정 및 조정 신호들은 디지털 방식으로 전송될 수 있다. 디지털 데이터 전송은 예를 들어, 높은 데이터 신뢰도를 요구하지만 시간에 대한 의존도가 거의 낮 은 온도 모니터링 신호들과 같은 신호에 대하여 직렬 통신 버스(예를 들어, CAN)를 통하여 수행될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 하나 이상의 DC 전류 공급부는 하나 이상의 MF 유닛으로부터 원거리에 있는 위치, 보다 자세하게는, 1 내지 50 m의 거리에 위치되며, DC 케이블, 및 측정 및 제어 라인을 통하여 MF 유닛에 접속된다. DC 전류 공급부는 플라즈마 시스템 또는 코팅 챔버의 바로 인접한 곳에 있어야 할 필요는 없다. 따라서, 전류 공급부는 제조실에서의 공간을 차지하지 않는다. MF 유닛 단독으로는, 전류 공급부 및 MF 유닛으로 된 전체 유닛에 비해 가볍기 때문에, 아래 지하실을 가진 제조실에 설치될 수 있다. 이 경우, 전류 공급부는 MF 유닛 아래에 배치되는 것이 바람직할 수 있다. DC 케이블 및 제어 및 측정 케이블은 코팅 챔버의 바로 인접한 곳에 위치되는 MF 유닛에 대하여 원거리로 안내되어 대응 인터페이스를 통하여 접속될 수 있다. 이는 DC 케이블보다 유연성이 없고 제한된 길이를 갖는 고가의 MF 케이블을 생략할 수 있다는 점에서 이점을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 하나 이상의 DC 전류 공급부는 공냉식이다. 그 후, 하나 이상의 MF 유닛이 냉각제나 공기에 의해 냉각될 수 있다. 하나의 MF 유닛만을 냉각제에 의해 냉각시키는 경우, 냉각제의 의한 열의 방산이 거의 발생하지 않는다. 원거리 위치, 예를 들어, 지하실 보다는, MF 유닛에 근접한 코팅 챔버의 바로 인접하여 냉각제가 제공되는 것이 보다 용이할 수 있다. 공냉으로 인하여, DC 전류 공급부는 냉각제에 대한 접속에 의존하지 않기 때문에, DC 전류 공급기는 어떤 위치에도 배치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 하나 이상의 MF 유닛은 출력 발진 회로에 급전하는 하나 이상의 제 1 인버터를 포함한다. 출력 발진 회로는 직렬 또는 병렬 발진 회로로 설계될 수 있다. 전류원 특성을 얻기 위하여, 인버터의 입력에 초크가 제공될 수 있다. 이에 의해, 인버터는 중간 회로 전압으로부터 교번 전압을 생성할 수 있다. 인버터는 풀 브리지로서 바람직하게 설계되며, 특히, 제어형 IGBT를 가진 풀 브리지로 바람직하게 설계된다. 또한, MF 유닛은 하나 이상의 인버터에 대한 제어 수단을 포함할 수 있다. 출력 발진 회로의 코일은 출력 트랜스포머의 1차 권선 측에 부유 인덕턴스를 나타낼 수 있다. 출력 트랜스포머는 출력 발진 회로와 플라즈마 챔버의 전극들을 갈바니 방식으로 분리하도록 설계될 수 있다. 이 경우, DC 전류 공급부나 인버터 모두 갈바니 분리를 제공받을 필요가 없게 된다. 출력 트랜스포머는 포화를 방지하기 위하여 에어 코일로 설계될 수 있다. 출력 트랜스포머의 출력은 각각의 전극 구성에 대한 전압과 전류를 조정하기 위한 수 개의 탭을 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 병렬로 접속되고 메인 공급부에 접속될 수 있는 수개의 DC 전류 공급부가 제 1 중간 회로 전압을 생성하기 위하여 제공되며 이 공급부는 MF 유닛의 제 1 인버터에 접속되어 있다. 수개의 전력 등급은 수개의 병렬 DC 전류 공급부를 이용하여 개개의 전류 공급부를 접속 또는 접속 해제함으로써 설정될 수 있다.

특히 바람직한 방식으로는, 개개의 DC 전류 공급부에, 개개의 DC 전류 공급부의 출력에서 전류, 전압 및/또는 전력을 측정하는 측정 수단이 할당되고, 여기 서, 측정 수단은 조정 및/또는 제어 수단에 접속되어 있다. 따라서, 각각의 전류 공급부는 자체 측정 수단을 가질 수 있다. 또한, 측정 수단은 특히, 내부에 통합되어 있는 조정 및/또는 제어 수단 상에 배치될 수 있다. 또한, 독립적인 구성요소의 형태로 된 측정 수단의 별도의 배열 구성도 가능할 수 있다. 각각의 DC 전류 공급부는 입력 전압 접속들과 출력 접속들과 측정, 제어 및 조정 접속들을 위한 플러그 컨택트(인터페이스)가 제공되는 별도의 하우징 내에 통합될 수 있는데, 이러한 접속들은 고속의 구성을 가능하게 한다. 조정 및/또는 제어 수단은 각각의 DC 전류 공급부의 하우징 내에 수용되어 종속 제어의 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 조정 및/또는 제어 수단이 신속하게 구성되고 교환될 수 있다.

바람직한 일 실시형태에서, 하나 이상의 MF 유닛은 하나 이상의 DC 전류 공급부에 접속되어 있는 하나 이상의 제 2 인버터를 포함하며, 여기서, 제 1 인버터와 제 2 인버터의 출력들은 상호 접속되어 있다. 제 1 인버터와 제 2 인버터는 서로 근접하게 있는 것이 바람직하며, 대칭적인 형상의 설계 구성을 갖는다. 이 인버터들은 자신의 출력에서만 로우 인덕션과 접속되어 있으며, 동일한 제어 신호들에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 간섭 및 위상 시프트가 안전하게 방지될 수 있다. 이에 의해 제조 비용을 저감시키는 동일 구성의 인버터의 이용이 가능하게 된다. 또한, 이에 의해 구성요소의 비용을 저감시키는 저전력 구성요소의 이용이 가능하게 된다. DC 전류 공급부가 제 2 인버터에 접속되어 있지 않은 경우, 제 2 인버터가 간단히 동작 해제 상태로 될 수 있기 때문에 간단한 구성용이성이 유지된다.

일 실시형태에서, 병렬로 접속되어 있고 메인 공급부에 접속될 수 있는 수개의 DC 전류 공급부가 제 2 중간 회로 전압을 생성하기 위하여 제공되며, 이 전류 공급부는 MF 유닛의 제 2 인버터에 접속되어 있다. 또한, 병렬로 접속되어 있는 수개의 전류 공급부의 수개의 그룹을 제공할 수 있으며, 각각의 그룹은 출력 발진 회로의 업스트림에 상호접속되는 인버터에 접속되어 있다. 개개의 그룹에 의해 발생되는 중간 회로 전압이 별개로 유지된다는 점에 의해, 인버터의 브리지를 대칭으로 로딩시키는 방식으로 DC 전류 공급부를 조정할 수 있다. 이러한 조정은 중간 회로 전압과 초기 접속과 2개의 브리지에 대한 후속 재분배를 통해서는 가능하지 않다.

각각의 DC 전류 공급부는 조정 및/또는 제어 수단에 대한 리셉터클을 포함한다. 예를 들어, 리셉터클 또는 슬롯은 하우징 상에 제공될 수 있다. 따라서, 각각의 전류 공급부에 조정 및/또는 제어 수단을 제공함으로써, 각각의 전류 공급부가 마스터 전류 공급부로 설계될 수 있고, 이에 의해 모든 전류 공급부에 대한 종속 제어 수단을 포함하고 신뢰성있는 동작을 제공할 수 있게 된다. 모든 DC 전류 공급부에 대한 단일한 조정 및/또는 제어 수단에서는, 모든 DC 전류 공급부가 대략 동일한 전력을 공급하는 것을 보장할 수 있는데, 이는 인버터의 균일한 로드를 추가로 보장한다.

아크 검출 수단이 바람직하게 제공된다. DC 스퍼터링에 비해 MF 스퍼터링 동안에는 거의 발생하지 않는 아크는 아크 억제 및/또는 제거 수단과의 접속에 의해 신속하게 제거될 수 있고, 이에 따라, 약간의 손실만이 발생된다. 특히, 작은 잔여 아크 에너지(20mJ/kW 미만)를 보장할 수 있다. 또한, 아크의 경우에 어떤 기간 동안 스위칭 오프되는 DC 전류 공급부를 유지시키는 타이밍 소자(타이머)가 바람직하게 제공된다. 이 기간은 100㎲ 내지 100㎳ 의 범위 내로 조정될 수 있다. 이에 의해, 아크가 안전하게 제거될 수 있고 전류 공급부를 개개의 처리마다 조정할 수 있다. 또한, 아크 제거 수단을 제공하여 시간 지연을 설정할 수도 있다. 아크의 검출 시, 전류가 그 지연 시간 이후에 스위칭 오프된다. 이에 따라, 스위칭 오프하고 다시 스위칭 온한 후에도 다시 나타나는 아크가 규정된 방식으로 번 다운될 수 있다.

또한, 본 발명은 특히, 평판 디스플레이를 코팅/제조하기 위하여, 플라즈마 여기 시스템, 이 플라즈마 여기 시스템에 접속되어 있는 2 이상의 전극을 가진 코팅 챔버를 포함하는 대면적 플라즈마 코팅 시스템을 포함하는데, 여기서, 각각의 전극은 하나 이상의 타겟에 접속되어 있고 코팅 챔버는 1 ㎡ 이상의 표면을 가진 기판을 지지하는데 적합한 하나 이상의 기판 홀더 또는 리셉터클을 포함하며, 여기서, 20 내지 500 kHz의 범위, 특히, 20 내지 100 kHz의 주파수 범위를 가진 출력 신호(전압, 전류 및 전력)가 플라즈마 여기 시스템의 출력 접속부(들)에서 생성될 수 있고 실질적으로 균일한 2 차원 플라즈마가 코팅 챔버 내에서 발생될 수 있다. 또한, 20 내지 500 kHz의 범위, 특히, 20 내지 100 kHz의 주파수 범위가 간단하고 저렴한 스위칭 기술로 높은 전력(50 내지 200 kW)에 대하여 발생될 수 있다. 이 주파수 범위는 가청 범위 외의 값이다. 따라서, 잡음의 오실레이션이 방지된다. 또한, 이러한 주파수 범위는 균일한 플라즈마 분포를 위하여 특히 바람직한 것으로 입증되고 있다.

놀랍게도, 이러한 과정은 DC 전류 공급부에 비하여, MF 전류 공급부, 즉, MF 유닛을 포함한 플라즈마 발생 시스템을 이용한 균일한 플라즈마의 발생을 개선시키고 가능하게 한다. 전극들에 접속되는 타겟을 보다 균일하게 떼어낼 수 있고, 그 결과, 균일한 플라즈마 분포 및 그에 따른 균일한 코팅이 장기간의 동작 기간 동안에 보장될 수 있다.

아킹은 DC 처리 보다는 MF 처리에서 훨씬 덜 발생한다. 빈번하지 않은 아킹으로 수반되는 코팅 문제를 보다 최소화하기 위하여, 아크를 검출하고 검출시 이들 아크를 적극적으로 제거하거나 전류 공급/공급부들을 적어도 스위칭 오프시키거나 전류 공급부로부터 코팅 챔버로의 에너지의 공급을 중단시켜 아크를 제거하는 것도 가능할 수 있다. 제거 동작 후, 플라즈마가 다시 점화될 수도 있거나, 코팅 챔버로의 전력 공급이 소정 기간 이후에 다시 개시될 수 있다.

이하, 도시한 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태들을 보다 자세히 설명한다.

[실시형태]

도 1은 대면적 플라즈마 여기 시스템(1)의 일부인 플라즈마 여기 시스템(1)을 나타낸다. DC 전류 공급부(2)는 플라즈마 여기 시스템(1) 내에 배치되어, 메인 공급부(3)에 접속되어 있다. 제 1 MF 유닛(4)은 DC 전류 공급부(2)에 접속되어 있다. 코팅 챔버(7) 내에 배치되어 있는 전극(5, 6)은 MF 유닛(4)에 접속되어 있다. 각각의 전극(5, 6)은 하나 이상의 타겟에 접속될 수 있다. 제 2 MF 유닛(8)은 제 1 MF 유닛(4)과 병렬로 제공되며, 또한 DC 전류 공급부(2)에 접속되어 있다. 또한, MF 유닛(8)은 코팅 챔버(7) 내에 배치되어 있는 전극(9, 10)과 연결되어 있다. 복수의 전극(5, 6, 9, 10)에 의해, 코팅 챔버(7) 내에서 대면적의 가공물을 코팅하는 것이 가능하게 된다.

전극(5, 6) 상의 타겟과, 전극(9, 10) 상의 타겟에는 상이한 재료가 제공될 수 있다. 전체 표면에 걸쳐 균일한 코팅을 얻기 위하여 전극들을 균일하게 분포시켜야 한다.

또한, 플라즈마 여기 시스템(1)은 조정 및/또는 제어 수단(11)을 포함한다. 조정 및/또는 제어 수단(11)의 입력값은 DC 전류 공급부(2)의 출력값이다. DC 전류 공급부(2)는 이 출력값에 기초하여 조정 또는 제어된다. 측정 라인(12, 13)이 조정 및/또는 제어 수단(11)에 제공되며, 이 라인을 통하여 MF 유닛(4, 8)의 출력값이 검출되어, 조정 및/또는 제어 수단(11)에 제공된다. 또한, 조정 및/또는 제어 수단(11)은 MF 유닛(4, 8)을 제어하는데, 이는 제어 라인(14, 15)에 의해 표시된다. 측정 라인(12, 13)과 제어 라인(14, 15)을 또한 데이터 라인이라고도 한다. 조정 및/또는 제어 수단(11) 상에는, DC 전류 공급부(2)와 MF 유닛(4, 8) 또는 접속용 라인(12 내지 15)을 접속시키기 위하여 인터페이스(11a 내지 11f)가 제공된다.

도 2는 플라즈마 여기 시스템(1)의 일 실시형태를 나타낸다. 2개의 DC 전류 공급부(2, 2')가 제공된다. DC 전류 공급부(2, 2')는 초크(20, 21)를 통하여 MF 유닛(4)의 제 1 인버터(22)에 제공되는 중간 회로 전압을 생성한다. DC 전류 공급 부(2)는 마스터 DC 전류 공급부이고 조정 및/또는 제어 수단(11)을 포함한다. 조정 및/또는 제어 수단(11)은 측정, 데이터, 신호 및 제어 라인(26)을 통하여 MF 유닛(4)과 DC 전류 공급부(2')에 접속된다. 인버터(22)는 병렬 발진 회로로서 설계되는 발진 회로(23)에 급전한다. 병렬 발진 회로(23)의 코일(24)은 출력 트랜스포머의 주 인덕턱스를 나타낸다. MF 전압은 출력 트랜스포머(25)의 출력에 인가된다.

도 3은 플라즈마 여기 시스템(1)의 또 다른 실시형태를 나타낸다. 2개의 DC 전류 공급부(2, 2' 및 2", 2"') 각각은 인버터(22, 30) 각각에 인가될 중간 회로 전압을 생성한다. 여기서도 DC 전류 공급부(2)는 마스터 DC 전류 공급부이고 조정 및/또는 제어 수단(11)을 포함한다. 조정 및/또는 제어 수단(11)은 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')와 MF 유닛(4)을 조정 및/또는 제어한다. 인버터(22, 30)의 출력은 로우 인덕턴스와 접속하고 있다. 이들은 발진 회로(23)에 급전한다. DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')는 거의 동일한 전력을 제공하도록 조정되는데, 이는 인버터(22, 30)의 대칭 로드를 보장한다. 이에 의해 MF 유닛을 모니터링할 필요가 없게 된다.

본 발명에 의해, 균일한 2 차원 플라즈마를 생성하여 대면적의 기판을 균일하게 코팅할 수 있다.

Claims

플라즈마 처리에 전력을 공급하는 플라즈마 여기 시스템(1)으로서,

메인 공급부(3)에 접속될 수 있는 하나 이상의 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')와,

상기 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')에 접속되어 출력에서 AC 전압을 생성하는 하나 이상의 중간 주파수(MF) 유닛(4, 8)으로서, 상기 MF 유닛(4, 8)의 출력은 코팅 챔버(7)의 전극(5, 6, 9, 10)에 접속될 수 있는 것인 상기 하나 이상의 중간 주파수(MF) 유닛(4, 8)과,

상기 하나 이상의 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')에 접속되어 상기 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')의 출력값을 조정하거나, 제어하거나, 조정 및 제어하고, 또한, 상기 하나 이상의 MF 유닛(4, 8)에 접속되어 상기 MF 유닛(4, 8)의 출력값을 조정하거나, 제어하거나, 조정 및 제어하는, 조정 및 제어 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 수단(11)을 포함하며,

상기 조정 및 제어 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 수단(11)은,

상기 하나 이상의 MF 유닛(4, 8)의 출력값을 기술하는 값을 제공하기 위한 하나 이상의 입력 인터페이스(11c, 11d)와,

상기 하나 이상의 MF 유닛(4, 8)의 제어 입력을 접속시키기 위한 하나 이상의 제어 출력 인터페이스(11e, 11f)를 포함하며,

병렬로 접속되어 있고 상기 메인 공급부(3)에 접속될 수 있는 수개의 상기 DC 전류 공급부(2, 2')가 제 1 중간 회로 전압을 생성하기 위해 제공되는 것인 플라즈마 여기 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 MF 유닛(4, 8)은 출력 발진 회로(23)에 급전하는 하나 이상의 제 1 인버터(22)를 포함하며,

상기 DC 전류 공급부(2, 2')는 상기 MF 유닛(4)의 상기 제 1 인버터(22)에 접속되어 있는 것인 플라즈마 여기 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각의 상기 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')에는, 각각의 상기 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')의 출력에서 전류, 전압 및 전력 중 적어도 하나를 측정하기 위한 측정 수단이 할당되어 있고,

상기 측정 수단은 상기 조정 및 제어 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 수단(11)에 접속되어 있는 것인 플라즈마 여기 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 하나 이상의 MF 유닛(4, 8)은 상기 하나 이상의 DC 전류 공급부(2", 2"')에 접속되어 있는 하나 이상의 제 2 인버터(30)를 포함하며, 상기 제 1 인버터(22)의 출력과 상기 제 2 인버터(30)의 출력이 서로 접속되어 있는 것인 플라즈마 여기 시스템.
제 4 항에 있어서, 병렬로 접속되어 있고 상기 메인 공급부(3)에 접속될 수 있는 수개의 상기 DC 전류 공급부(2", 2"')가 제 2 중간 회로 전압을 생성하기 위 해 제공되며 상기 MF 유닛(4)의 상기 제 2 인버터(30)에 접속되어 있는 것인 플라즈마 여기 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각의 상기 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')는 상기 조정 및 제어 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 수단(11)에 대한 리셉터클을 포함하는 것인 플라즈마 여기 시스템.
평판 디스플레이를 코팅하기 위한 대면적 플라즈마 코팅 시스템으로서,

플라즈마 여기 시스템(1)과,

상기 플라즈마 여기 시스템(1)에 접속되어 있고 하나 이상의 타겟에 각각 접속되어 있는 2 이상의 전극(5, 6, 9, 10)을 가진 코팅 챔버(7)를 포함하며,

상기 코팅 챔버(7)는 1 ㎡ 이상 표면의 기판을 지지하는 하나 이상의 기판 홀더 또는 리셉터클을 포함하며,

상기 플라즈마 여기 시스템(1)의 출력 접속부에서 20 내지 500 kHz 범위의 주파수를 가진 AC 전압이 생성될 수 있으며,

상기 코팅 챔버(7)에서 균일한 2차원 플라즈마가 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 코팅 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각의 상기 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')에는, 각각의 상기 DC 전류 공급부(2, 2', 2", 2"')의 출력에서 전류, 전압 및 전력 중 적어도 하나를 측정하기 위한 측정 수단이 할당되어 있고,

상기 측정 수단은 상기 조정 및 제어 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 수단(11)의 대응 입력 인터페이스에 접속되어 있는 것인 플라즈마 여기 시스템.
평판 디스플레이를 코팅하기 위한 대면적 플라즈마 코팅 시스템으로서,

플라즈마 여기 시스템(1)과,

상기 플라즈마 여기 시스템(1)에 접속되어 있고 하나 이상의 타겟에 각각 접속되어 있는 2 이상의 전극(5, 6, 9, 10)을 가진 코팅 챔버(7)를 포함하며,

상기 코팅 챔버(7)는 1 ㎡ 이상 표면의 기판을 지지하는 하나 이상의 기판 홀더 또는 리셉터클을 포함하며,

상기 플라즈마 여기 시스템(1)의 출력 접속부에서 20 내지 100 kHz 범위의 주파수를 가진 AC 전압이 생성될 수 있으며,

상기 코팅 챔버(7)에서 균일한 2차원 플라즈마가 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 코팅 시스템.