KR101076715B1 - 플라즈마를 이용한 표면처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용해 목적물에 대한 표면 처리를 수행하는 장치에 대한 것으로, 본 발명의 장치는 상기 목적물이 내부에 장입되고 외부에 대해 밀폐된 공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내부에 위치하고 상기 목적물이 부착되는 기판부; 상기 챔버에 장착되고 상기 챔버의 밀폐된 공간 내에 전계를 유도하는 플라즈마 캐소드 유닛; 및 상기 플라즈마 캐소드 유닛에 전원을 인가하는 전원부를 포함하되, 상기 플라즈마 캐소드 유닛은 상기 챔버의 밀폐된 공간을 향해 돌출되고 서로 소정 거리로 이격되며 서로 다른 극성의 전원이 인가되는 두 전극으로 이루어지는 전극 쌍을 포함하고 상기 전극 쌍은 그 두 전극에 서로 다른 극성의 전원이 인가되어 상기 챔버의 밀폐된 공간 내에 전계를 유도하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 플라즈마를 이용한 표면 세정의 효율이 향상되고, 표면의 오염으로 인한 탈막현상을 줄여 박막 증착의 신뢰성이 향상되며, 전극 간 거리를 크게 이격시키지 않고도 플라즈마 가스에 대해서 효율적으로 전계를 유도할 수 있다.

플라즈마, 챔버, 전극, 스퍼터, PECVD, 방전

Description

플라즈마를 이용한 표면처리 장치{Apparatus for treating surface of product using plasma}

본 발명은 플라즈마를 사용하여 표면을 세정 또는 박막을 증착하는 표면처리 장치에 관한 것이다.

플라즈마는 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태를 말한다. 전하분리도가 높은 상태로 일반적인 기체상태와는 다른 것이며, 고체, 액체, 기체와는 구분되는 제4의 상태로도 이해되고 있다. 이러한 플라즈마 상태를 형성하려면 흔히 전기적인 방법으로 에너지를 가해 플라스마를 생성한 다음 자기장 등을 형성해 이런 상태를 유지하도록 해야한다.

인공적으로 플라즈마를 형성하여 공업적으로 이용하는 방식으로는 저온 글로우 방전 플라즈마 방식이 있으며, 반도체 등의 공정에서 플라즈마 식각(Plasma Etch) 및 증착(PECVD: Plasma Enhanced -Chemical Vapor Deposition), 금속이나 고분자의 표면처리, 신물질의 합성 등에 이용되고 있으며, 공정의 미세화, 저온화의 필요성 때문에 플라즈마 공정이 종래의 다른 공정에 비해 유리한 효과를 가진다.

본 발명은 특히, 플라즈마를 이용하여 목적물의 표면에 대해 물리적,화학적 으로 세정 및 박막 증착 등의 표면처리를 하는 장치에 대한 것이다.

플라즈마를 이용한 세정 및 증착기술은, 증착에 필요한 원소 또는 분자를 생성하여 전달하는 기술과 관련해서 물리적 증착(PVD, Physical Vapor Deposition) 기술과 화학적 증착(CVD, Chemical Vapor Deposition) 기술로 구분이 가능하다. 물리적 증착의 방식 중에는 스퍼터(sputter) 방식이 대표적이고, 화학적 방식 중에서는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방식이 대표적이다.

물리적 증착과 화학적 증착의 차이는 주로 박막으로 증착시키려는 물질(타겟 물질)이 기판(박막 증착 대상 물질)에 도달하여 박막으로 성장할 때 기체상태로부터 고체 상태로 변이되는 과정상에 차이가 있는 것으로, 해당 변이 과정이 물리적인지 또는 화학적인지에 따라서 구분된다. 해당 변이 과정의 성격에 따라 증착이 이루어지는 환경도 진공에 가까운 환경을 요구하는지, 또는 수십 내지 수백 torr 정도의 상압의 환경에서도 증착이 가능한 지 등의 차이가 있다.

즉, 물리적 증착의 경우에는 통상 고체의 형태로 투입되는 타겟 물질(박막을 구성할 재료)에 대해 플라즈마 기체로부터의 에너지 전달이 이루어지게 하여 타겟 물질이 플라즈마 기체 상태로 변이되어 기판(박막을 형성할 대상)으로 이동하여 박막을 형성하는 반면, 화학적 증착의 경우에는 타겟 물질을 통상 기체 상태로 투입하여 해당 타겟 물질이 기판의 표면에서 고체 상태로 변이되도록 화학반응을 유도 하여 박막을 형성하게 된다.

이중 물리적 증착인 스퍼터 증착이 이루어지는 전체적인 과정에 대해 간단히 설명하면, Ar(혹은 O₂, N₂ 등)과 같은 스퍼터링 가스를 챔버로 주입하여 플라즈마 상태로 형성하고, 이에 대해 성막하고자 하는 물질(타켓 물질)과 플라즈마 가스의 이온을 충돌시켜 타겟 물질을 플라즈마 상태로 유도하며, 기판(박막 증착 대상 물질)에 대해 타겟 물질에 의한 코팅이 이루어지도록 한다.

이때, 타겟 물질을 플라즈마 상태로 유도하기 위해서, 그리고 플라즈마 상태가 형성된 타겟물질이 기판에 박막으로서 성장할 수 있도록 하기 위해서, 스퍼터링을 위한 전계를 형성하며, 이 전계는 통상 타겟물질이 상대적으로 음극(cathod)이 되고 기판이 상대적으로 양극(anode)이 되도록 형성한다. 이때 인가되는 전원은 직류 또는 교류일 수 있으며, 전도체의 스퍼터링에는 주로 직류가, 부도체의 스퍼터링에는 주로 교류가 사용된다. 한편, 이때 내부의 기체를 플라즈마 상태로 유도하는 것은 스퍼터링을 위한 전계와는 별도로 형성되는 방전에 의한 전계로도 가능하다.

전계 형성을 위한 전원을 인가하면 주입된 스퍼터링 가스(예를 들어 Ar)는 음극 쪽에서 방출된 전자와 충돌하여 여기상태가 되어 양이온 상태가 되고, 이때 여기상태가 된 가스의 충돌시 발생한 에너지는 타겟물질쪽으로 전이되어, 타겟물질의 원소를 플라즈마 상태로 방출되게 한다. 타겟물질의 원소로서 방출된 플라즈마 는 기판과의 거리에 따라서 전계 내에서 기판 쪽으로 물리적으로 이동하여, 기판 상에 박막을 형성하게 된다.

본 발명은 이와 같은 증착을 실행함에 있어서, 증착 이전에 기판을 세정하는 과정 또는 증착을 실행하는 과정에서 플라즈마 기체에 대해 전계를 유도하여 플라즈마 상태를 유지하도록 하는 구성에 특징이 있는 플라즈마를 이용한 표면처리 장치에 대한 것이다.

핸드폰 윈도우 및 기타 플로스틱 제품에 플라즈마를 이용한 표면처리 기술에 의해 Al, Ni, Cr 등의 금속박막을 증착하여 미관상 심미감을 주는 제품이 많이 출시되고 있다. 이중 핸드폰 윈도우의 소재로 사용되는 아크릴, PC필름, PET필름은 융점이 낮고 부드러운 소재들이다. 이러한 소재들 표면에 금속을 스퍼터 증착할 때 종종 소재와 증착된 금속 박막이 벗겨지는 탈막현상이 발생한다.

이러한 탈막현상은 수분이나 유기물 등에 의한 소재 표면의 오염이 주된 원인이 되는 것으로, 박막을 증착함에 있어서는 증착 전에 소재표면을 깨끗하게 한 후에 박막을 증착할 필요가 있다.

통상 표면의 세정작업 이후에 박막의 증착이 이루어지는데, 위와 같은 오염을 방지하기 위해서, 세정 작업 및 박막의 증착을 밀폐된 작업공간-챔버 내에서 일련의 연속된 과정에 의해 수행하도록 플라즈마 표면처리 장치를 구성하는 경우가 있다.

이 경우, 플라즈마를 이용한 세정을 위한 구성 및 스퍼터링 증착 등 박막의 증착을 위한 구성을 모두 한 장치 내에 구비해야 하는데, 기존의 세정 또는 박막 증착 한가지 기능을 수행하는 장치들의 경우는 밀폐된 챔버 내에 플라즈마를 형성하여 작업이 이루어지는 일체형의 구조로 되어 있어, 나머지 기능을 위한 구성을 부가하는 것이 곤란한 문제가 있다.

또한, 세정을 위한 구성 및 박막 증착을 위한 구성을 모두 구비하는 것으로 장치를 구성할 경우, 세정을 위한 전극 및 박막 증착을 위한 전계 유치 수단을 모두 별도로 구비해야 하는데, 이에 따라 요구되는 공간이 증가되어 장치의 부피가 커지게 되고, 플라즈마 상태를 유도하는 전극 간의 거리가 커지게 되어 많은 전력이 소비되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 플라즈마를 이용한 표면처리 장치는 상기 목적물이 내부에 장입되고 외부에 대해 밀폐된 공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내부에 위치하고 상기 목적물이 부착되는 기판부; 상기 챔버에 장착되고 상기 챔버의 밀폐된 공간 내에 전계를 유도하는 플라즈마 캐소드 유닛; 및 상기 플라즈마 캐소드 유닛에 전원을 인가하는 전원부를 포함하되, 상기 플라즈마 캐소드 유닛은 상기 챔버의 밀폐된 공간을 향해 돌출되고 서로 소정 거리로 이격되며 서로 다른 극성의 전원이 인가되는 두 전극으로 이루어지는 전극 쌍을 포함하고 상기 전극 쌍은 그 두 전극에 서로 다른 극성의 전원이 인가되어 상기 챔버의 밀폐된 공간 내에 전계를 유도하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 플라즈마 캐소드 유닛은 상기 챔버의 외부로부터 내부로 가스를 주입하는 가스주입부를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 전극 쌍을 둘 이상 구비하며 상기 둘 이상의 전극 쌍은 각각 상기 챔버의 밀폐된 공간 내에 전계를 유도하는 것이 또한 바람직하다. 또한, 상기 플라즈마 캐소드 유닛에 구비된 둘 이상의 전극 쌍에서 각 전극은 다른 전극 쌍에서 그와 동일한 극성의 전압이 인가 되는 전극과 전도체에 의해 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 표면 처리 장치는 상기 챔버에 장착되고, 상기 기판부에 대해 반대 극성의 전원이 인가되는 스퍼터링 전극부 및 상기 스퍼터링 전극부 상에 상기 기판부에 대향하여 부착되는 스퍼터 소스를 포함하는 스퍼터링 캐소드 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 스퍼터링 캐소드 유닛과 상기 플라즈마 캐소드 유닛은 각각 동일한 형태의 체결수단에 의해 상기 챔버에 장착되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 한 챔버 내에서 플라즈마를 이용한 세정 및 박막 증착의 과정을 일련의 과정으로 수행할 수 있어, 표면 세정의 효율이 향상되고, 표면의 오염으로 인한 탈막현상을 줄여 박막 증착의 신뢰성이 향상된다.

또한, 본 발명에 따르면, 전극 간 거리를 크게 이격시키지 않고도 플라즈마 가스에 대해서 효율적으로 전계를 유도하여 플라즈마 상태를 형성 및 유지할 수 있어, 이에 소요되는 전력의 양을 줄일 수 있다.

그리고 본 발명에 따르면, 요구되는 표면처리 작업에 따라 표면처리 장치에 구비되는 표면 세정의 구성 및 박막 증착의 구성을 선택적으로 교체 및 이용할 수 있어, 작업 및 장치 이용의 효율이 향상된다.

본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세 한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 표면처리 장치의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 1의 표면처리 장치는 챔버(100), 기판부(200), 스퍼터링 캐소드 유닛(300) 및 플라즈마 캐소드 유닛(미도시)를 구비하고 있다. 특히 기판부(200)는 챔버(100)의 내부에 구비되는 것이나, 도 1은 기판부(200)가 챔버(100)의 내부로 장입되어 밀폐되기 전의 상태를 도시한 것으로, 표면처리 작업이 개시될 때에는 회전부 경첩(2)을 회전시켜 기판부(200)가 챔버(100)의 내부에 위치하게 되고 도어(1)가 서로 맞물림에 따라 챔버(100) 내부의 공간은 밀폐된 공간을 형성하게 된다. 상기 챔버(100) 내부의 공간은 본 발명의 표면처리 장치에 의해 수행될 세정 또는 박막 증착 작업의 성격에 따라 압력조절수단(미도시)에 의해 저진공 상태 또는 적절한 압력 상태로 유도된다.

상기 기판부(200)는 도 1에서는 회전형 원통인 지그의 형태로 표시되었지만, 세정 또는 박막 증착의 대상이 되는 제품의 형태에 따라 다양한 응용이 가능하다. 특히, 상기 제품이 기판 또는 필름 등 2차원 형태인 경우는 기판부(200)를 도 1에서와 같이 지그의 형태로 구성하고 그 위에 상기 제품을 위치시키는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 표면처리 장치의 일 실시예를 위에서 바라본 평면도를 도시한 것으로, 도 2는 도 1과 마찬가지로 기판부(200)가 챔버(100) 내부로 장입되기 전의 상태를 나타내고 있다.

도 2에서 챔버(100)의 내벽에는 스퍼터링 캐소드 유닛(301~303)들과 플라즈마 캐소드 유닛(400)이 장착되어 있다. 상기 스퍼터링 캐소드 유닛 및 플라즈마 캐소드 유닛은 모두 챔버 내부의 밀폐된 공간에 노출되는 면을 가지는 것으로, 스퍼터링 캐소드 유닛의 경우에는 스퍼터링 소스 및 스퍼터링 캐소드가 챔버 내부의 공간에 노출되며, 플라즈마 캐소드 유닛의 경우에는 플라즈마 전극 및 가스주입부가 챔버 내부의 공간에 노출된다.

상기 스퍼터링 캐소드 유닛은 스퍼터 증착에 요구되는 구성을 구비하는 것으로, 상기 스퍼터링 캐소드 유닛의 본체를 이루며 챔버 내벽에 장착되기 위한 플랜지, 스퍼터 소스가 되는 타겟물질 및 상기 스퍼터 소스가 부착되고 스퍼터 전원이 인가되는 전극부를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 스퍼터링 캐소드 유닛은 상기 챔버 내에서 스퍼터 증착을 수행하고자 할 때 요구되는 것으로, 별도의 전원부에 의해 상기 스퍼터링 캐소드 유닛의 전극부에는 음극이, 기판부에는 양극의 전원이 인가되어, 스퍼터링 캐소드 유닛 스퍼터 소스를 플라즈마 상태로 유도하여 기판부 상의 대상제품 상에 스퍼터 소스에 의한 박막이 형성되도록 한다.

상기 플라즈마 캐소드 유닛은 챔버 내부의 기체를 플라즈마 상태로 유도 및 유지하는 구성을 구비하는 것으로, 플라즈마 캐소드 유닛의 본체를 이루며 챔버 내벽에 장착되기 위한 플랜지, 플라즈마를 위한 전계를 유도하기 위한 전극 쌍을 구 비하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 캐소드 유닛이 구비되어 스퍼터 증착을 행하는 경우, 플라즈마 캐소드 유닛은 스퍼터 증착 이전에 내부의 기체를 플라즈마 상태로 유도하여 대상제품의 표면을 세정하거나, 스퍼터 증착을 위해 내부의 기체를 플라즈마 상태로 유지하는 방전을 일으키는 역할을 할 수 있다.

한편, 상기 스퍼터링 캐소드 유닛(310~330) 및 플라즈마 캐소드 유닛(400)은 상기 챔버(100)에 장착되어 챔버와 일체로 챔버의 내벽을 형성하며, 일정한 체결수단에 의해서 상기 챔버(100)에 장착된다. 이때 상기 스퍼터링 캐소드 유닛을 상기 챔버에 장착하는 체결수단과 상기 플라즈마 캐소드 유닛을 상기 챔버에 장착하는 체결수단은 서로 동일한 구성을 갖는 것이 바람직하다.

챔버에 형성되는 체결수단(미도시) 및 상기 스퍼터링 캐소드 유닛 또는 상기 플라즈마 캐소드 유닛이 상기 챔버에 형성되는 체결수단에 대응해서 갖는 체결수단을 서로 동일한 형태로 구성하는 경우, 상기 챔버의 임의의 체결수단에 대해서 스퍼터링 캐소드 유닛 또는 플라즈마 캐소드 유닛이 선택적으로 장착될 수 있다.

이에 따르면, 스퍼터링 캐소드 유닛과 플라즈마 캐소드 유닛을 챔버로부터 분리, 교체하는 것이 가능하며, 챔버에 상기 스퍼터링 캐소드 유닛 또는 플라즈마 캐소드 유닛을 장착할 수 있는 체결수단을 하나 이상 구비할 경우, 표면처리 장치를 통해서 수행하고자 하는 작업의 성격에 따라 스퍼터링 캐소드 유닛과 플라즈마 캐소드 유닛의 조합을 조절하여 챔버에 장착하여 표면처리를 하는 것이 가능하다.

이때 체결수단은 스퍼터링 캐소드 유닛과 플라즈마 캐소드 유닛이 챔버에 장 착되어 고정되고 챔버의 내부가 그 외부에 대해 밀폐된 공간을 형성할 수 있다면 어떠한 형태가 되어도 무방하다.

도 3은 본 발명의 플라즈마를 이용한 표면처리 장치의 일 실시예에서 챔버 내벽에 장착된 플라즈마 캐소드 유닛을 나타낸 것으로, 특히 도 2의 평면도에서 플라즈마 캐소드 유닛(400)에 해당하는 부분을 상세히 나타낸 것이다.

도 3에서 플라즈마 캐소드 유닛은 전극 쌍(401,402), 가스주입부(403) 및 플랜지(404)로 구성되어 있다.

상기 전극 쌍(401,402)은 전원부(405)로부터 전원을 인가받아 챔버 내부의 가스에 대해 플라즈마 상태를 형성하도록 전계를 유도한다. 가스주입부(403)를 통해서는 챔버 외부로부터 챔버 내부의 공간으로 플라즈마를 형성할 가스 내지는 박막 증착의 소재가 포함된 가스가 주입된다. 이때 가스(600)는 밀폐된 챔버 내부의 공간 내에 개재되며, 플랜지(404)는 플라즈마 캐소드 유닛의 본체를 이루는 것으로, 플라즈마 캐소드 유닛이 챔버에 장착될 때, 챔버 내부의 공간이 외부에 대해 밀폐되어 장착되도록 하여, 상기 가스(600)가 외부로 누출되지 않도록 한다.

한편, 플라즈마 캐소드에 대향해서는 기판부(200) 및 기판부 상에 배치되는 대상제품(500)이 위치한다. 대상제품(500)은 세정 또는 박막 증착의 대상이 되는 제품으로 예를 들면 아크릴, PC, PET필름일 수 있다. 이 경우 상기 기판부(200)는 도 1의 실시예 등에 나타난 것처럼 지그 등 회전형 원통의 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

도 3에서, 상기 전극 쌍의 두 전극(401,402)에는 서로 다른 극의 전원이 인가되어, 전극 사이 및 전극 주위로부터 챔버 내부의 공간에 전계를 유도한다. 상기 전극 쌍에 전원을 인가하는 방식은 지속적으로 직류전원을 인가하거나, 교류전원을 인가하거나, 또는 일정한 주기로 인가되는 전원의 극성을 서로 바꾸는 등 다양한 방식에 따를 수 있으며, 세정 또는 박막 증착 작업의 성격에 따라 유도되는 전계에 의해 글로우 방전 등이 일어나도록 할 수 있다.

상기 전극 쌍은 두 전극 사이의 간격이 바람직하게는 200 mm이하로 이루어지는 것으로, 상대적으로 낮은 전압과 전력에 의해 플라즈마의 발생을 유도할 수 있다.

상기 전극 쌍에 인가되는 전원에 의해 유도된 전계에 의해 내부의 가스는 플라즈마 상태를 형성하게 된다. 상기 가스는 가스주입부(403)에 의해 챔버 내부의 공간으로 주입되며, Ar, O₂, N₂ 등의 불활성기체 및 화학적 증착에 있어서 박막 형성의 소재물질인 SiO₂이나 DLC(diamond like carbon) 등이 이에 의해 주입될 수 있다. 예를 들면, HMDSO, HMDS를 소재로 주입하는 경우는 SiOCx박막이 증착되고, CH₄, C₂H₂ 등 탄화수소류의 가스를 주입하는 경우는 DLC박막이 형성될 것이다.

상기 가스는 플라즈마 상태를 효율적으로 유도하기 위해서 전계를 유도하는 전극 쌍(401,402) 주위의 공간으로 주입되는 것이 바람직하며 이에 따라 상기와 같이 플라즈마 캐소드 유닛에 가스주입부(403)를 구비하여 이를 통해 주입되는 것이 바람직하다, 또한, 상기 가스가 주입되는 방향은 기판부(200)를 향해 직접 주입되기보다는, 전극 쌍 주위 내지는 플랜지 주위의 영역을 향해 주입되어 기판부(200)에 대해 보다 균일하게 분무가 되도록 주입되는 것이 바람직하다. 가스주입부에 의해 가스가 주입되는 경우, 챔버 내부에 가스가 보다 균일하게 분포될 수 있으며, 이때 가스의 주입은 지속적으로 또는 주기적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 플라즈마 가스가 형성된 상태에서, 챔버 내부 공간의 온도,압력 조건, 주입된 가스의 조성, 전극 쌍에의 전원 인가를 제어하는 방식, 및 필요에 따라 구비된 스퍼터링 캐소드 유닛에 대한 전원 제어에 따라, 대상제품(500)의 표면이 세정이 이루어지거나, 스퍼터링 캐소드 유닛(미도시)으로부터 타겟물질이 플라즈마 상태로 방출되어 대상제품(500) 상에 박막을 형성하거나(물리적 증착), 또는 가스 내의 물질이 대상제품(500) 상에 박막으로 형성된다(화학적 증착).

도 4는 본 발명의 플라즈마를 이용한 표면처리 장치의 일 실시예에서 챔버 내벽에 장착되는 플라즈마 캐소드 유닛을 나타낸 것으로, 기판부 측에서 바라보는 것을 정면이라고 할 때, 좌측의 부분은 플라즈마 캐소드 유닛이 장착되는 챔버 내벽으로부터 바라본 측면의 모습을, 우측의 부분은 기판부 쪽에서 바라본 정면의 모습을 각각 나타낸 것이다.

도 4에서 플라즈마 캐소드 유닛을 보면, 플랜지(433) 상의 상측에는 제1 전극 쌍(411, 412) 및 제1 가스주입부(413)가 구비되어 있고, 하측에는 제2 전극 쌍(421,422) 및 제2 가스주입부(423)가 구비되어 있다. 즉 전극 쌍 및 가스주입부 가 상측 및 하측의 양쪽에 구비되어 있다. 또한, 제1 전극 쌍의 각 전극(411,412)은 제2 전극 쌍에서 그와 동일한 극성의 전압이 인가되는 전극(421,422)과 각각 서로 봉(431,432)에 의해 연결되어 있다. 즉, 제1 전극 쌍의 일 전극(411)과 제2 전극 쌍의 일 전극(421)이 서로 제1 봉(431)에 의해 연결되고, 제2 전극 쌍의 나머지 일 전극(412)과 제2 전극 쌍의 나머지 일 전극(422)이 서로 제2 봉(432)에 의해 연결되어 있다.

상기 제1 전극 쌍(411,412) 및 제1 가스주입부(413)의 구성과, 상기 제2 전극 쌍(421,422) 및 제2 가스주입부(423)의 구성은 각각 도 3의 전극 쌍(401,402) 및 가스주입부(403)의 구성과 크게 다르지 않으며, 각 전극 쌍 및 가스주입부의 플랜지(433)에 대한 결합관계 또한 도 3의 전극 쌍 및 가스주입부의 플랜지(404)에 대한 결합관계와 크게 다르지 않다.

상기 제1 전극 쌍 및 제2 전극 쌍은 각각 전계를 유도하며, 제1 전극 쌍과 제2 전극 쌍 사이의 거리는 500mm 이상 이격되는 것이 바람직하다.

도 4의 플라즈마 캐소드 유닛을 챔버에 장착하는 경우, 상측 및 하측의 두 지점에서 플라즈마 가스가 주입되어 챔버 내부의 공간에서 플라즈마 가스가 형성되는 영역 및 기판부에 대해서 플라즈마 가스가 분무, 밀착되는 면적을 증대시킬 수 있다. 이에 따라 플라즈마 가스가 기판부 상의 전 영역에 보다 균등하게 분무되는 효과를 얻을 수 있어, 이에 따른 세정의 효율 및 증착되는 박막의 균일한 정도를 향상시킬 수 있다.

전극 쌍만 상측 및 하측의 두 지점에 구비하고, 가스주입부는 가운에 지점 한군데에만 구비하는 것으로도 구성할 수 있으나, 상하 측의 전극 쌍 사이의 거리가 일정거리(예를 들어 500mm) 이상인 경우에는 가스주입부 또한 두 지점에 별도로 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 전극 쌍과 제2 전극 쌍의 각 전극을 서로 연결하는 봉(431,432)은 바람직하게는 전도체로 이루어지는 것으로서, 상기 제1 전극 쌍과 제2 전극 쌍의 각 전극의 사이(411-421, 412-422)를 전기적으로 연결한다. 이에 따라 제1 전극 쌍의 일 전극(411), 제1 봉(431), 및 제2 전극 쌍의 일 전극(421)에는 제1 극성의 전압이 인가되고, 제2 전극 쌍의 나머지 일 전극(421), 제2 봉(432), 및 제2 전극 쌍의 나머지 일 전극(422)에는 제2 극성의 전압이 인가된다.

이때 제1 극성과 제2 극성은 서로 상이한 극성의 전압으로, 상기 두 봉에도 서로 상이한 극성의 전압이 인가됨으로써, 각 봉에 대해서 서로 상이한 극성의 전압이 인가되는 것이 되고, 이에 따라 상기 전극 쌍의 각 전극 사이에 유도되는 전계가 두 개의 봉(431,432) 사이에 유도되는 것으로 확장되는 효과가 있다.

이때 제1 봉과 제2 봉에 상이한 극성의 전압을 인가하는 것은 각 봉에 대해 직접 서로 상이한 극성의 전압을 인가되도록 할 수도 있으며, 또는 제2 봉의 극성은 플로팅 상태로 두고 제1 봉에 대해서만 극성이 주기적으로 교환되는 구형파 등의 형태로 전압을 인가해줌으로써 제1 봉과 제2 봉 사이에 상대적으로 상이한 극성의 전압이 인가되도록 할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사 상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 표면처리 장치는 플라즈마를 이용해 제품의 표면을 세정 및 박막을 증착시키는 작업을 효율적으로 수행하기 위한 장치로서 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 표면 처리 장치의 일 실시예의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 표면 처리 장치의 일 실시예의 평면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 표면 처리 장치의 일 실시예에서 플라즈마 캐소드 유닛의 구성 및 작용을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 표면 처리 장치의 일 실시예에서 플라즈마 캐소드 유닛을 측면 및 정면에서 바라본 모습을 나타낸 것이다.

Claims (5)

1. 플라즈마를 이용해 목적물에 대한 표면 처리를 수행하는 장치에 있어서,

   상기 목적물이 내부에 장입되고 외부에 대해 밀폐된 공간을 형성하며 스퍼터링 캐소드 유닛 또는 플라즈마 캐소드 유닛을 장착할 수 있는 체결수단을 하나 이상 구비하는 챔버;

   상기 챔버 내부에 위치하고 상기 목적물이 부착되는 기판부;

   상기 챔버의 밀폐된 공간을 향해 돌출되고 200mm 이하의 거리로 이격되며 서로 다른 극성의 전원이 인가되는 두 전극으로 이루어지는 전극 쌍을 포함하고 상기 전극 쌍은 그 두 전극에 서로 다른 극성의 전원이 인가되어 상기 챔버의 밀폐된 공간 내에 전계를 유도하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 캐소드 유닛;

   상기 플라즈마 캐소드 유닛에 전원을 인가하는 전원부;

   상기 챔버에 장착되고, 상기 기판부에 대해 반대 극성의 전원이 인가되는 스퍼터링 전극부 및 상기 스퍼터링 전극부 상에 상기 기판부에 대향하여 부착되는 스퍼터 소스를 포함하는 스퍼터링 캐소드 유닛을 포함하며,

   상기 스퍼터링 캐소드 유닛과 상기 플라즈마 캐소드 유닛은 각각 상호간의 선택적 장착을 가능하게 하는 동일한 형태의 체결수단에 의해 상기 챔버에 장착되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 표면 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라즈마 캐소드 유닛은 상기 챔버의 외부로부터 내부로 가스를 주입하는 가스주입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 표면 처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라즈마 캐소드 유닛은 상기 전극 쌍을 둘 이상 구비하며 상기 둘 이상의 전극 쌍은 각각 상기 챔버의 밀폐된 공간 내에 전계를 유도하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 표면 처리 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 플라즈마 캐소드 유닛에 구비된 둘 이상의 전극 쌍에서 각 전극은 다른 전극 쌍에서 그와 동일한 극성의 전압이 인가되는 전극과 전도체에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 표면 처리 장치.
5. 삭제

Images