KR101051979B1 - 방전플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공챔버의 절연벽을 이용할 필요가 없고 스텐레스 스틸과 같은 금속이 사용될 수 있는 반면에, 발생될 저압저온의 고밀도 플라즈마의 크기와 위치에 대하여 시간/공간 및 공간의 제어가능성을 제공하는 자기중립선 방전플라즈마 처리장치를 제공한다. 이로써, 장치의 코스트를 현저히 줄일 수 있다. 따라서, 방전플라즈마장치의 적용범위가 확장될 수 있다. 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치는 진공챔버내에 연속하여 존재하는 연속제로 자계위치에 의하여 형성되고 처리대상물의 형상과 크기에 일치하는 자기중립선을 발생하기 위한 자계발생수단과 상기 자계발생수단에 의하여 진공챔버에서 발생된 자기중립선에 직각일 수도 있는 경사진 각도에서 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선을 포함하는 공간에서 방전플라즈마를 발생하기 위한 전계발생수단으로 구성된다.

자기중립선, 방전플라즈마, 자계발생수단, 전계발생수단, 진공챔버.

Description

방전플라즈마 처리장치 {DISCHARGE PLASMA PROCESSING SYSTEM}

도 1은 통상적인 유도전계형인 원형 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 한 실시형태를 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 전계발생수단에 사용되는 디스크형 전극을 보인 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 전계발생수단에 사용되는 환상 전극을 보인 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 전계발생수단에 사용되는 중앙공을 갖는 디스크형 전극을 보인 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 다른 실시형태를 보인 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 또 다른 실시형태를 보인 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호설명

1, 11... 진공챔버 2, 3, 4... 자계발생코일

5, 18... 자기중립선 6, 7; 19, 20... 전극

14... 원통형 자석 15... 정전류코일

본 발명은 플라즈마를 이용하여 기재 또는 타킷과 같은 대상물에서 에칭, 스퍼터링, 코팅 및 CVD와 같은 처리과정을 수행하기 위한 방전플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

자기중립선방전 또는 루우프방전 플라즈마 처리장치가 일본특허 제2705897호 및 제3177573호에서 제안된 바 있다. 이러한 장치의 효과가 입증되었으며 이들의 산업상 잇점이 알려져 있다. 자기중립선방전 또는 루우프방전(이는 약자로 NLD라 함) 플라즈마는 다른 플라즈마가 갖지 않는 두 가지 중요한 특징을 갖는다.

그 특징중의 하나는 이 장치가 발생될 플라즈마의 크기와 위치에 대하여 시간/공간 제어가능성을 제공하는 것이다. 환언컨데, 요구된 플라즈마의 크기와 위치는 시간과 공간 모두에서 변경될 수 있는 것이다. 그 이유는 진공챔버에서 자기중립선이 외부에서 어려움없이 외부제어에 의하여 형성되고 플라즈마가 자기중립선의 형태를 따라서 발생될 수 있기 때문이다. 이러한 형태의 자유도는 다른 장치에서 찾아볼 수 없다.

다른 특징은 다른 플라즈마 발생방법에 비하여 NLD 플라즈마가 표면처리에는 필요치 않은 고온성분을 포함치 않고 고밀도 플라즈마가 낮은 가스압력원하에서 발생될 수 있다는 점이다.

이들 특징은 RF 전계가 중립선에 인가될 때 중립선을 중심으로 하여 교차하는 사행운동(蛇行運動)에 의하여 자기중립선의 주위에서 발생되고 분포되는 전자의 소위 혼돈형상으로부터 나타난다.

중립선의 주위에서 발생될 전자는 혼돈하에 효과적으로 가열되고 열중성자화되어 통상적인 RF 전계인가에 의한 온도증가 보다 전자밀도가 상승하는 결과를 가져온다.

저온의 고밀도전자는 전자에너지를 용이하게 중립자와 이온으로 전환시켜 낮은 가스압력원하에 저온 고밀도의 플라즈마를 발생할 수 있도록 한다. 이는 손상이 없고 높은 처리량으로 표면처리공정이 이루어질 수 있도록 하는데 유용하도록 한다. 실제로, NLD 장치, 즉 자기중립선 방전플라즈마 처리장치는 마이크로-렌즈나 광도파기의 처리와 낮은 유전체물질의 에칭을 위하여 유리와 같은 물질의 높은 처리정밀도를 요구하는 극미세 처리공정 분야에서 매우 효과적으로 이용될 수 있다.

첨부도면의 도 1은 디스크형 기재의 표면을 처리하기 위하여 제작된 유도전계형 자기중립선 방전플라즈마 처리장치를 개념적으로 설명한 것이다. 이러한 장치는 최근까지 제작되어 왔다. 도 1에서, 도시된 장치는 원통형 진공챔버(A)와, 이 진공챔버(A)의 둘레에 동축상으로 배열된 상부코일(B), 중간코일(C) 및 하부코일(D)을 포함하는 3개의 코일로 구성된다. 원통형 진공챔버(A)내에는 3개의 코일(B, C, D)에 흐르는 전류를 조절함으로서 원형의 자기중립선이 발생된다. 플라즈마는 RF 코일(G)로 여기되는 방위로 향하는 유도전계를 인가함으로서 원형의 자기중립선(E)의 코어를 갖는 도우넛 형태로 발생된다. RF 코일(G)는 전형적으로 세라믹으로 된 원통형 절연진공벽(F)의 외부에 권취되어 있다. 이를 위하여, 도우넛형 플라즈마의 직경과 수직위치는 처리과정중이라 하여도 코일(B, C, D)를 흐르는 전류를 조합하여 자유롭게 제어될 수 있다.

상기 언급된 바와 같이. 고밀도 저온 플라즈마는 자기중립선 방전플라즈마 처리장치에서 저압가스를 이용하여 발생될 수 있으며 이러한 특성은 여러 처리공정을 위하여 활용될 때 매우 유리하다. 이와 같이, 다른 형태의 장치에서는 찾아 볼 수 없었던 특징을 갖는 개선된 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 요구는 크다.

상기 언급된 바와 같이 자기중립선 방전플라즈마 처리장치가 효과적으로 이용될 수 있는 반면에, 이들이 아직까지는 취급의 용이성과 정비 및 조절에 요구되는 기간의 감소라는 관점에서는 개선의 여지가 있다. 아울러, 장치 자체는 진공에 대한 내구성과 강인성을 포함하는 요구된 특성을 얻기 위하여 고가의 세라믹이 사용되는 경우 특히 비용이 많이 나갈 수 있다. 따라서, 상업적으로 입수가능한 저가의 새로운 물질의 개발이 일찍부터 기대되어 왔다.

현재 사용되고 있는 원형의 자기중립선 방전플라즈마의 경우에 있어서, 이론적으로 원통형 세라믹 용기는 진공챔버의 측벽으로서 이용되어야 하고 원형의 자기중립선을 따라서 전계를 인가하기 위하여 고주파(RF)용의 1회권취 코일이 용기의 외주연에 권취되어야 한다. 그러나, 수 십 센티미터의 직경을 가지고 두꺼운 벽으로 이루어진 원통형 세라믹 용기는 고가이며, 진공측에 놓이는 내벽면이 매우 평활하게 되어 있는 경우, 특정 형태의 가스에 대한 친화력에 의한 흡착을 제거 또는 방지하기 위한 일부수단이 필요하다. 상기 언급된 바와 같이, 진공에 대한 내구성과 강인성을 포함하는 요구된 특성을 얻기 위하여 벽물질로서 고가의 세라믹이 사용되는 것은 특히 장치가 대형인 경우 특히 비용이 많이 나갈 수 있다. 이는 또한 ICP형 처리장치를 이용하는 처리공정을 위하여 해결되어야할 문제이기도 하다.

따라서, 본 발명은 상기 언급된 문제점을 해결할 필요가 있다.

아울러, 도 1에서 보인 바와 같은 통상적인 3개 자계코일형 처리장치는 경량화되고 에너지절약형이 되어야 하는 동시에 플라즈마처리를 위한 다른 부품의 구성면에서 가능한 한 많은 코일의 수를 줄임으로서 부품수를 줄여야 한다.

따라서, 상기 언급된 점을 감안하여, 본 발명의 제1목적은 자기중립선 방전플라즈마가 자기중립선의 평면에 대하여 직각인 각도를 포함하는 경사진 각도에서 자기중립선에 대하여 RF 전계를 인가함으로서 자기중립선내에 포함되어 있는 주연공간에서 발생되는 완전히 새로운 자기중립선 방전장치를 이용하여 실현되는 자기중립선 방전플라즈마 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2목적은 경량이며 자계발생수단의 구조를 개선하고 장치의 종방향 크기, 즉 플라즈마를 발생하기 위한 진공챔버의 종방향 크기를 줄임으로서 최소의 부품수를 갖는 자기중립선 방전플라즈마 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제3목적은 코스트를 줄이기 위하여 세라믹과 같은 고가의 벽물질을 이용하지 않고 구성되며 경량이고 최소의 부품수를 갖는 자기중립선 방전플라즈마 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따라서, 상기 제1목적은 진공챔버에서 플라즈마를 이용하여 대상물을 처리하는 방전플라즈마 처리장치를 제공함으로서 달성될 수 있는 바, 상기 장치가 진공챔버내에 연속하여 존재하는 연속제로 자계위치에 의하여 형성되는 자기중립선을 발생하기 위한 자계발생수단과 자계발생수단에 의하여 진공챔버에서 발생된 자기중립선에 직각일 수도 있는 경사진 각도에서 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선을 포함하는 공간에서 방전플라즈마를 발생하기 위한 전계발생수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

자계발생수단과 전계발생수단은 원형, 다각형 또는 타원형으로 축대칭으로 배치되는 것이 좋다.

자계발생수단은 직류를 이용할 수 있게 되어 있는 것이 좋다. 또한, 자계발생수단은 상용주파수의 교류를 이용할 수 있게 되어 있는 것이 좋다. 또한, 자계발생수단은 직류와 상용주파수의 교류를 이용하여 형성되는 복합전류를 이용할 수 있다.

고주파전계발생수단은 발생되는 자기중립선의 양측에 배치되는 한 쌍의 전극으로 구성된다. 쌍을 이루는 전극은 중앙공이 있거나 없는 디스크형의 형태 또는 환상의 형태일 수 있다.

자계발생수단은 일정한 간격을 두고 동축상으로 배치된 상부코일, 중간코일 및 하부코일을 포함하는 3개의 자계발생코일로 구성되고 전류는 각 자계발생코일에 흐르게 되어 있어 두 인접배치된 코일에 의하여 발생된 중심축상의 자계가 반대방향으로 향하므로서 그 직경을 포함하는 자기중립선의 크기가 상부 및 하부코일에 의하여 형성되는 원형의 폐곡선의 수직위치와 중간코일을 통하여 흐르는 전류를 제어하여 조절된다.

본 발명의 제2목적은 진공챔버에서 플라즈마를 이용하여 대상물을 처리하는 방전플라즈마 처리장치를 제공함으로서 달성될 수 있는 바, 상기 장치가 진공챔버내에 연속하여 존재하는 연속제로 자계위치에 의하여 형성되는 자기중립선을 발생하기 위한 자계발생수단과 진공챔버에서 발생된 자기중립선에 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선을 포함하는 공간에서 방전플라즈마를 발생하기 위한 전계발생수단으로 구성되고, 자계발생수단이 N극으로 작용하는 제1단부와 S극으로 작용하는 제2단부를 갖는 원통형 자석을 포함하며, 제1단부와 제2단부는 장치의 축선을 따라서 배치되고, 정전류코일이 원통형 자석의 외측에서 이에 동축상으로 배치되며, 원통형 자석과 정전류코일에 의하여 형성되는 환상 자기중립선의 직경이 정전류코일에 흐르는 전류를 선택하여 변화되고 한정될 수 있게 되어 있음을 특징으로 한다.

일본특허 제2705897호에 기술된 바와 같이, 3-코일 장치는 폐곡선형 자기중립선을 그 크기와 수직위치를 정확히 제어하는 것이 요구된다. 그러나, 수직위치는 장치로부터 처리대상물의 표면까지의 거리를 제어함으로서 제어될 수 있다. 환언컨데, 수직위치는 처리대상물의 표면의 적당한 레벨을 선택함으로서 제어될 수 있다. 이와 같이 함으로서, 전체 장치를 경량화하고 적은 수의 부품으로 구성될 수 있도록 폐곡선의 자기중립선의 크기를 제어하기 위하여 통상의 3-코일 장치를 단일 자계코일과 원통형 자석으로 대체할 수 있다.

본 발명의 제2목적을 달성하기 위한 장치에 있어서, 진공챔버에서 발생된 자기중립선에 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선을 포함하는 공간에서 방전플라즈마를 발생하기 위한 전계발생수단은 유도형 또는 용량형일 수 있다.

자계발생수단과 전계발생수단은 원형, 다각형 또는 타원형으로 축대칭으로 배치되는 것이 좋다.

자계발생수단은 직류를 이용할 수 있게 되어 있는 것이 좋다. 또한, 자계발생수단은 상용주파수의 교류를 이용할 수 있게 되어 있는 것이 좋다. 또한, 자계발생수단은 직류와 상용주파수의 교류를 이용하여 형성되는 복합전류를 이용할 수 있다.

본 발명의 제3목적은 전계발생수단이 진공챔버에 배치되어 이 전계발생수단이 직각일 수도 있는 경사각도에서 자계발생수단에 의하여 진공챔버에서 발생된 자기중립선에 고주파전계를 인가하는 방전플라즈마 처리장치에 의하여 달성될 수 있다.

전계발생수단은 처리대상물의 표면형태와 동일한 원형, 다각형 또는 타원형으로 축대칭으로 배치되는 것이 좋다.

고주파전계발생수단은 발생되는 자기중립선의 양측에 배치되는 한 쌍의 전극으로 구성되는 것이 좋다. 쌍을 이루는 전극은 중앙공이 있거나 없는 디스크형의 형태 또는 환상의 형태일 수 있다.

본 발명의 제3목적을 달성할 수 있게 되어 있는 장치에서, 자기중립선 방전플라즈마는 직각일 수도 있는 경사각도에서 자기중립선에 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선을 포함하는 주위공간에서 발생된다.

이와 같이, 이러한 장치에 있어서, 고주파전계는 발생된 자기중립선에 평행한 방향으로 인가되지 않고 자기중립선을 둘러싸는 방향으로 인가된다. 따라서, 폐곡선형 중립선의 경우, 더 이상 외측에서 폐곡선형 중립선을 따라 고주파코일을 권취할 필요가 없다. 이는 유도전계형 장치와는 달리 이 장치가 고주파코일을 배열하기 위하여 폐곡선형 중립선의 외측에 공간을 필요로 하지 않음을 의미한다. 환언컨데, 폐곡선형 중립선의 상하 및 좌우의 공간은 다른 용도로 이용할 수 있으며 장치는 예를 들어 진공용기의 외부로부터 유도전계를 인가할 때 필연적으로 요구되는 세라믹과 같은 절연물질로 된 진공벽을 필요로 하지 않는다. 고주파전계발생수단이 자기중립선의 상하에 배열되는 한쌍의 전극을 포함하는 실시형태에 있어서, 고주파전계는 전극 사이에 인가된다. 이러한 전계인가형태를 본 발명에서는 "용량형"이라 하였다.

또한, 전계발생수단은 처리대상물의 표면형태와 동일한 원형, 다각형 또는 타원형으로 축대칭으로 배치됨으로서 고주파전계가 자기중립선에 평행하게 인가될 수 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 본 발명의 우선실시형태를 보인 첨부도면 도 2-도 7을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 우선실시형태를 보이고 있다. 예시된 장치는 횡방향으로 원형의 단면을 갖는 진공챔버(1), 진공챔버(1)내에 연속으로 존재하는 연속제로 자계위치에 의하여 형성되는 자기중립선(5)을 발생할 수 있게 된 3개의 자계발생코일(2)(3)(4)과, 3개의 자계발생코일(2)(3)(4)에 의하여 진공챔버(1)내에서 발생되는 원형 자기중립선(5)에 대하여 각각 상하위치에 배치되고 원형의 자기중립선(5)에 대하여 직각으로 고주파전계를 인가할 수 있게 된 한쌍의 디스크형(도 3 참조) 또는 환상(도 4 참조)의 전극(6)(7)으로 구성된다. 본문에서 "환상"이라 함은 원형, 다각형 및 타원형을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.

전류는 두 인접배치된 코일에 의하여 발생된 축선상의 자계가 반대방향으로 향하도록 3개의 자계발생코일(2)(3)(4)로 흐르도록 하여 직경을 포함하는 자기중립선(5)의 크기가 상부코일(2)과 하부코일(4)에 의하여 형성되는 원형의 폐곡선 자기중립선의 수직위치와 중간코일(3)을 흐르는 전류를 제어함으로서 조절된다. 예시된 실시형태에서 3개의 자계발생코일(2)(3)(4)은 원형의 자기중립선(5)을 발생할 수 있게 되어 있는 한편, 이들은 일반적으로 형태와 크기가 처리대상물(도시하지 않았음)의 형태와 크기에 일치하는 자기중립선을 발생할 수 있게 되어 있다.

진공챔버(1)에 쌍을 이루어 배치되는 디스크형 또는 환상의 전극(6)(7)은 각 고주파전원(8)(9)에 연결되어 고주파전계가 전극 사이에 인가될 수 있게 되어 있다. 본문에서 이러한 전계인가방식을 "용량형"이라 하였다. 다른 한편으로, 상기 언급된 통상적인 형태를 "유도형"이라 하였다. 용량형의 경우에, RF 방전이 DC 성분을 포함할 때 상하전극(6)(7) 사이에서 직접적인 브레이크다운 현상이 일어나 장치에 손상을 입힐 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라서는, 이러한 문제점을 방지하기 위하여 전극(6)(7)이 각각 절연체(10)로 코팅된다. 전극(6)(7)의 형태는 처리를 위하여 이용되는 특정기술에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 디스크형 전극이 CVD용으로 사용되는 한편, 환상 전극은 스퍼터링을 위한 제3타깃면을 필요로 함으로서 스퍼터링 경로가 처리될 기재로부터 형성되도록 하는 처리공정용으로 선택된다.

이상의 내용에 관련하여, 전극(6)(7)은 예시된 경우에 있어서 3개의 자계발생코일(2)(3)(4)에 의하여 진공챔버(1)에서 발생된 원형의 자기중립선(5)을 포함하는 평면의 상하에 각각 배치되나, 이들은 또한 장치의 용도에 따라서 자계발생코일(2)(3)(4)에 의하여 진공챔버(1)에서 발생된 자기중립선에 대해 경사진 각도로 고주파전계를 인가할 수 있도록 배치될 수 있다.

예시된 실시형태에서 자계발생코일이 자계발생수단으로서 이용되었으나, 방전플라즈마 처리장치의 구성에 따라 본 발명의 목적을 위하여 사용된 코일의 수는 달라질 수 있다. 도 4에서 보인 환상 전극 또는 도 5에서 보인 바와 같이 중앙공을 갖는 디스크형 전극이 디스크형 전극을 대신하여 전계발생수단으로서 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 다른 실시형태의 단면을 보인 것이다. 도 6에서, 예시된 장치는 플라즈마 발생부(12)와 기재처리부(13)를 포함하는 진공챔버(11)로 구성된다. 도 6에 보인 바와 같이, 원통형 자석(14)이 진공챔버의 축선을 따라 배치되며 그 제1단부는 N극으로서 작용하고 제2단부는 S극으로서 작용하며 원통형 자석(14)의 외측에 정전류코일(15)이 배치되어 있다. 정전류코일(15)은 전류조절회로(16)를 통하여 정전류원(17)에 연결된다. 원통형 자석(14)과 정전류코일(15)은 진공챔버(11)의 플라즈마 발생부(12)에서 연속하여 존재하는 연속제로 자계위치에 의하여 형성되는 자기중립선(18)을 발생토록 되어 있다. 원통형 자석(14)과 정전류코일(15)에 의하여 형성되는 환상의 자기중립선의 직경은 전류조절회로(16)에 의하여 정전류코일(15)에 흐르는 전류를 변화시킴으로서 임의로 선택될 수 있다.

도 6에는 도시하지 않았으나, 진공챔버(11)의 플라즈마 발생부(12)에서 발생된 자기중립선(18)에 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선(18)을 포함하는 공간에서 방전플라즈마를 발생하기 위한 다른 전계발생수단이 제공될 수 있다. 전계발생수단은 도 1에서 보인 유도형일 수 있다. 이러한 경우에 있어서는 이는 고주파안테나코일과 같이 원통형 자석(14)의 내부에 배치될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 자기중립선 방전플라즈마 처리장치의 또 다른 실시형태의 단면을 보인 것이다. 이 경우에 있어서, 자기중립선에 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선을 포함하는 공간에서 방전플라즈마를 발생하기 위한 전계발생수단은 용량형이다.

도 6의 경우와 같이, 진공챔버(11)는 플라즈마 발생부(12)와 기재처리부(13)를 갖는다. 도 7에서 보인 바와 같이, 원통형 자석(14)이 진공챔버의 축선을 따라 배치되며 그 제1단부는 N극으로서 작용하고 제2단부는 S극으로서 작용하며 원통형 자석(14)의 외측에 정전류코일(15)이 배치된다. 정전류코일(15)이 전류조절회로(16)를 통하여 정전류원(17)에 연결된다. 원통형 자석(14)과 정전류코일(15)은 진공챔버(11)의 플라즈마 발생부(12)에서 연속하여 존재하는 연속제로 자계위치에 의하여 형성되는 자기중립선(18)을 발생토록 되어 있다. 원통형 자석(14)과 정전류코일(15)에 의하여 형성되는 환상의 자기중립선의 직경은 전류조절회로(16)에 의하여 정전류코일(15)에 흐르는 전류를 변화시킴으로서 임의로 선택될 수 있다.

쌍을 이루는 전극(19)(20)은 진공챔버(11)의 플라즈마 발생부(12)에서 자기중립선(18)의 상하에 배치되고 자기중립선(18)에 대하여 직각으로 고주파전계를 인가할 수 있게 되어 있다. 전극(19)(20)은 장치의 용도에 따라서 도 3에서 보인 바와 같은 디스크 형태, 도 4에서 보인 환상의 형태 또는 도 5에서 보인 바와 같이 중앙공을 갖는 디스크 형태일 수 있다. 예시된 실시형태에서는 전극(19)(20)이 원형의 외형윤곽을 갖는 것으로 되어 있으나, 이들은 장치의 용도에 따라서 다각형 또는 타원형의 외형윤곽을 가질 수 있다.

진공챔버(11)의 플라즈마 발생부(12)에 쌍을 이루어 배치되는 전극(19)(20)은 각 고주파전원(21)(22)에 연결되어 고주파전계가 전극 사이에 인가될 수 있게 되어 있다. "용량형"의 경우에, 고주파방전이 DC 성분을 포함할 때 상하전극(19)(20) 사이에서 직접적인 브레이크다운 현상이 일어나 장치에 손상을 입힐 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라서는, 이러한 문제점을 방지하기 위하여 전극(19)(20)이 각각 도 7에서 보인 절연체(23)로 코팅된다. 전극(19)(20)의 형태는 처리를 위하여 이용되는 특정기술에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 디스크형 전극이 CVD용으로 사용되는 한편, 환상 전극은 스퍼터링을 위한 제3타깃면을 필요로 함으로서 스퍼터링 경로가 처리될 기재로부터 형성되도록 하는 처리공정용으로 선택된다.

이상의 내용에 관련하여, 전극(19)(20)은 예시된 경우에 있어서 진공챔버(11)의 플라즈마 발생부(12)에서 발생된 원형의 자기중립선(18)을 포함하는 평면의 상하에 각각 배치되나, 이들은 또한 장치의 용도에 따라서 자기중립선(18)에 대해 경사진 각도로 고주파전계를 인가할 수 있도록 배치될 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 본 발명에 따라서, 진공챔버에서 플라즈마를 이용하여 대상물을 처리하기 위한 방전플라즈마 처리장치에 있어서, 자계발생수단이 진공챔버내에 연속하여 존재하는 연속제로 자계위치에 의하여 형성되는 자기중립선을 발생하기 위하여 제공되고 대상물의 형상과 크기에 일치하는 자기중립선을 발생토록되어 있다. 전계발생수단은 자계발생수단에 의하여 진공챔버에서 발생된 자기중립선에 직각일 수도 있는 경사진 각도에서 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선을 포함하는 공간에서 방전플라즈마를 발생하기 위하여 제공된다. 따라서, 본 발명에 따라, 통상적인 유도전계형이 용량전계형으로 바뀌어 더 이상 진공챔버의 절연벽을 이용할 필요가 없고 스텐레스 스틸과 같은 금속이 사용될 수 있는 반면에, 발생될 저압저온의 고밀도 플라즈마의 크기와 위치에 대하여 시간/공간 및 공간의 제어가능성을 제공하는 것이다. 이로써, 장치의 코스트를 현저히 줄일 수 있다. 따라서, 방전플라즈마 처리장치의 적용범위가 개선되고 확장될 수 있다.

본 발명에 따라서, 진공챔버에서 플라즈마를 이용하여 대상물을 처리하는 방전플라즈마 처리장치에 있어서, 이 장치가 진공챔버내에 연속하여 존재하는 연속제로 자계위치에 의하여 형성되는 자기중립선을 발생하기 위한 자계발생수단과 진공챔버에서 발생된 자기중립선에 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선을 포함하는 공간에서 방전플라즈마를 발생하기 위한 전계발생수단으로 구성되고, 자계발생수단이 N극으로 작용하는 제1단부와 S극으로 작용하는 제2단부를 갖는 원통형 자석을 포함하며, 제1단부와 제2단부는 장치의 축선을 따라서 배치되고, 정전류코일이 원통형 자석의 외측에서 이에 동축상으로 배치된다. 이러한 구성으로, 장치는 경량화될 수 있고 적은 부품수를 가짐으로서 조립과 정비가 용이하도록 한다.

아울러, 자기중립선에 고주파전계를 인가함으로서 자기중립선을 포함하는 공간에서 방전플라즈마를 발생하기 위한 전계발생수단이 고주파전계가 자계발생수단에 의하여 진공챔버에서 발생된 자기중립선에 대하여 직각인 경사각도에서 인가될 수 있도록 진공챔버내에 배치될 때, 더 이상 외부에서 폐곡선형 중립선을 따라 고주파코일을 권취할 필요가 없다. 이는 진공챔버에 절연체 벽을 사용할 필요가 없으며 대신에 스텐레스 스틸과 같은 금속이 사용될 수 있음을 의미한다. 따라서, 방전플라즈마 처리장치의 적용범위가 개선되고 확장될 수 있다.

Claims (22)

1. 진공챔버에서 플라즈마를 이용하여 대상물을 처리하는 방전플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 장치가 진공챔버의 원통형 측벽의 외부에 제공되고 진공챔버내에서 처리대상물의 형상과 크기에 일치하는 자기중립선을 발생하기 위한 3개의 자계발생코일을 포함하고 상기 코일에 전류가 공급되어 인접배치된 코일에 의하여 발생된 축선상의 자계가 반대방향으로 향하도록 하는 자계발생수단과, 자기중립선 발생공간에 직각으로 고주파전계를 인가하기 위하여 상기 진공챔버내에서 자기중립선 발생공간의 상하에 각각 배열된 한쌍의 환상형 전극을 포함하는 전계발생수단으로 구성됨을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자계발생수단과 상기 전계발생수단이 원형, 다각형 또는 타원형으로 축대칭으로 배치됨을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 자계발생수단이 직류를 이용할 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 자계발생수단이 상용주파수를 포함하는 교류를 이용할 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 자계발생수단이 직류와 상용주파수를 포함하는 교류를 이용하여 형성되는 복합전류를 이용할 수 있음을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 두 전극중의 적어도 한 전극이 디스크형의 형태임을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 두 전극중의 적어도 한 전극이 중앙공을 갖는 디스크형의 형태임을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 두 전극이 환상의 형태임을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 자계발생수단이 일정한 간격을 두고 동축상으로 배치된 상부코일, 중간코일 및 하부코일을 포함하는 3개의 자계발생코일로 구성되고 전류는 각 자계발생코일에 흐르게 되어 있어 두 인접배치된 코일에 의하여 발생된 중심축상의 자계가 반대방향으로 향함으로서 그 직경을 포함하는 자기중립선의 크기가 상부및 하부코일에 의하여 형성되는 원형의 폐곡선의 수직위치와 중간코일을 통하여 흐르는 전류를 제어하여 조절됨을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
11. 진공챔버에서 플라즈마를 이용하여 대상물을 처리하는 방전플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 장치가 처리대상물의 형상과 크기에 일치하는 자기중립선을 발생하기 위하여 진공챔버의 원통형 측벽의 외부에 제공된 자계발생수단과, 자기중립선 발생공간에 직각으로 고주파전계를 인가하기 위하여 상기 진공챔버내에서 자기중립선 발생공간의 상하에 각각 배열된 한쌍의 환상형 전극을 포함하는 전계발생수단으로 구성되고, 상기 자계발생수단이 N극으로 작용하는 제1단부와 S극으로 작용하는 제2단부를 갖는 원통형 자석을 포함하며, 상기 제1단부와 상기 제2단부가 장치의 축선을 따라서 배치되고, 정전류코일이 상기 원통형 자석의 외측에서 이에 동축상으로 배치되며, 상기 원통형 자석과 상기 정전류코일에 의하여 형성되는 환상 자기중립선의 직경이 정전류코일에 흐르는 전류를 선택하여 변화되고 한정될 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 자계발생수단과 상기 전계발생수단이 원형, 다각형 또는 타원형으로 축대칭으로 배치됨을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 자계발생수단이 직류를 이용할 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 자계발생수단이 상용주파수의 교류를 이용할 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
15. 제11항에 있어서, 상기 자계발생수단이 직류와 상용주파수의 교류를 이용하여 형성되는 복합전류를 이용할 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
16. 제11항에 있어서, 상기 전계발생수단이 방전플라즈마를 발생토록 자기중립선을 포함하는 공간에 고주파전계를 인가하기 위하여 진공챔버내에 배치됨을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 전계발생수단이 처리대상물의 표면형태와 동일한 원형, 다각형 또는 타원형으로 축대칭으로 배치됨을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
18. 삭제
19. 제11항에 있어서, 상기 두 전극중의 적어도 한 전극이 디스크형의 형태임을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
20. 제11항에 있어서, 상기 두 전극중의 적어도 한 전극이 중앙공을 갖는 디스크형의 형태임을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
21. 제11항에 있어서, 상기 두 전극이 환상의 디스크형의 형태임을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.
22. 제11항에 있어서, 상기 전계발생수단이 처리대상물의 표면형태와 동일한 원형, 다각형 또는 타원형으로 축대칭으로 배치됨으로서 고주파전계가 자기중립선에 평행하게 인가될 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 방전플라즈마 처리장치.

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