KR101112529B1 - 고주파-플라즈마 방사 소스 및 표면을 조사하는 방법 - Google Patents

고주파-플라즈마 방사 소스 및 표면을 조사하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마용 플라즈마 공간(3), 플라즈마를 점화하여 얻기 위해 고주파-플라즈마 방사 소스(1)에 전기 전압을 인가하는 전기 수단(8, 9), 플라즈마 공간(3)으로부터 플라즈마 방사(Ⅰ)를 인출하는 인출 수단(4) 및 인출 그리드(4)를 통해 진공 챔버(7)로부터 분리되는 유출 개구를 포함하는 고주파-플라즈마 방사 소스(1)에 관한 것이다. 플라즈마 방사(Ⅰ)는 고주파-플라즈마 방사 소스(1)로부터 본질적으로 발산형 방사 특성을 가지고 유출된다. 또한, 본 발명은 플라즈마 방사(Ⅰ)가 발산형일 때 고주파-플라즈마 방사 소스의 플라즈마 방사(Ⅰ)에 의해 표면을 조사하는 방법에 관한 것이다.
플라즈마, 고주파-플라즈마 방사 소스, 전기 수단, 인출 수단, 진공 챔버

Description

고주파-플라즈마 방사 소스 및 표면을 조사하는 방법{HIGH FREQUENCY PLASMA JET SOURCE AND METHOD FOR IRRADIATING A SURFACE}
본 발명은 청구범위 독립항의 전제부에 따른 고주파-플라즈마 방사 소스 및 플라즈마방사에 의해 표면을 조사하는(irradiate) 방법에 관한 것이다.
기판의 진공 코팅 방법에 있어서, 종종 소위 고주파-플라즈마 방사 소스가 사용된다. 플라즈마는 중성 원자 및/또는 분자 외에 전하 입자로서 전자 및 양이온을 포함한다. 전하 입자는 전기장 및/또는 자기장을 통해 의도적으로 가속되고 예를 들면 표면을 마모시키거나 또는 예를 들면 산소와 같은 반응성 성분을 새롭게 형성되는 코팅내로 도입하기 위해 그리고 그 외의 용도에 사용된다. 물질 소스, 일반적으로 증발 소스로부터 물질이 증발되어 기판 상에 응축되는 이온 관련 방법도 공지되어 있다. 기판 상에 형성되는 물질은 플라즈마로부터 나온 반응성 성분, 예를 들면 산소와 충돌하여 예를 들면 산소층을 형성한다. 이러한 방법은 예를 들면 광학적 용도의 투명 층을 제조 시 일반적이다. 이러한 경우, 플라즈마 방사가 얼마나 균일하게 층과 충돌하는지는 매우 중요한데, 왜냐하면 이러한 층의 광학적 성질은 일반적으로 산소 함량에 따라 크게 변하기 때문이다.
마이크로 전자 공학 또는 광학적 용도로 얇은 층을 제조할 때, 일반적으로 가능한 한 균일한 층두께 및 예를 들면 퇴적된 층의 굴절율과 같은 층성질을 제공하는 것이 요구된다. 산업적 사용 시에는 큰 표면 및/또는 많은 기판이 동시에 코팅되며, 이는 층두께 균일성의 문제점을 증가시킨다. 특히 광학적 층의 경우, 작은 비율의 코팅 전하 표면 또는 기판에 걸친 층두께 변동은 허용 가능한 것으로 간주된다.
유럽 특허 제EP 349 556 B1호에는 평행도가 높은 원자- 또는 분자 방사에 의해 표면을 가능한 한 넓은 표면에 걸쳐 균일하게 충돌하는 것을 보장하는 고주파-플라즈마 방사 소스가 공지되어 있다. 고주파-플라즈마 방사 소스의 개구에는 인출 그리드가 구비되며, 상기 인출 그리드는 플라즈마를 방해하지 않도록 작은 메쉬(mesh) 폭을 포함한다. 인출 그리드는 적합하게 구성된 와이어 그리드 형태 또는 평행하게 연장되는 와이어 형태의 고주파 안내 전극으로 형성되어 있다. 플라즈마와 인출 그리드 사이에는 이온 가속 전위차가 생성되며, 상기 이온 가속 전위차는, 방사 방향의 횡방향으로 완전 균일하고 조절 구조를 전혀 포함하지 않는 중성 플라즈마 방사를 가능케 한다. 인출 그리드의 표면의 양호한 편평도를 항상 유지하고 플라즈마 방사의 나쁜 영향을 인출 그리드의 변형을 통해 방지하기 위해, 공지된 고주파-플라즈마 방사 소스의 인출 그리드의 그리드 고정 장치에는 트레일러 장치가 구비된다. 넓은 표면에 걸친 조사를 가능케 하도록 고주파-플라즈마 방사 소스의 직경을 증가시키는 것이 일반적이다. 그러나, 이는 비용을 증가시키고 또한 구조적 한계에 빨리 부딪히게 된다.
증착 공정 시 복수의 기판은, 기판들이 천정부 상에 배치됨으로써, 균일하게 코팅된다. 이러한 경우, 특히 넓은 표면이 균일하게 코팅된다.
공지된 고주파-플라즈마 방사 소스가 이러한 천정부 또는 다른 만곡형 표면 상에 배치된 기판 상에 넓은 표면에 걸쳐 층을 퇴적시키기 위해 사용되면, 또한, 고주파-플라즈마 방사 소스의 직경이 증가한 경우에도 퇴적된 층두께 및 층성질의 균일성에 대한 손실이 감수되어야 한다는 것이 나타난다. 그 결과, 넓은 표면에 걸친 조사가 원하는 품질 요구를 충족하지 않는 상태로 이루어질 수 있다.
본 발명의 목적은 넓은 표면에 걸쳐 고품질로 표면을 조사하는 것을 가능케 하는 고주파-플라즈마 방사 소스, 이러한 고주파-플라즈마 방사 소스를 포함하는 진공 챔버 및 플라즈마 방사에 의해 표면을 조사하는 방법을 고안하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따르면 독립항의 특징에 의해 달성된다.
본 발명의 양호한 태양에 따르면, 종래 기술의 원리에 반해 발산형 중성 플라즈마 방사가 형성된다.
본 발명의 장점에 따르면, 본 발명에 따른 고주파-플라즈마 방사 소스의 실시예를 통해, 천정부 상에 배치된 기판 상에 균일하게 넓은 표면에 걸친 층을 퇴적시키거나 또는 넓은 표면을 세척하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 태양은 천정부 상에 배치된 기판을 보다 양호하게 조사하기 위해 플라즈마 공간 외부에 배치된 적어도 하나의 스크린을 포함하며, 상기 스크린에 의해 천정부 또는 기판 상의 플라즈마 방사 밀도의 불균일한 영역이 방지되는, 특히 높은 평행도를 갖는 플라즈마 방사를 포함하는 고주파-플라즈마 방사 소스이다. 마찬가지로, 이를 위해 플라즈마 공간의 유출 개구는 부분 영역에서 스크린에 의해 커버될 수 있다.
본 발명은 이하에서 도면에 의해 보다 상세히 설명되며, 요약서와 무관하게 청구범위에는 본 발명의 다른 특징, 상세 및 장점들이 상기 도면으로부터 이해될 수 있다.
도 1은 양호한 고주파-플라즈마 방사 소스를 구비하는 코팅 챔버의 도면이다.
도 2는 cosn-방사 특성의 분포 곡선이다.
도 3은 기판이 천정부 상에 배치되어 있는 상태에서 도 1의 코팅 챔버의 기하학적 관계에 대한 도면이다.
도 4는 천정부 상의 TiO2-층의 굴절율 분포에 대한 도면이다.
도 5는 천정부 상의 플라즈마 방사 밀도의 분포에 대한 고주파-플라즈마 방사 소스의 유출 개구의 크기 및 방사 발산도의 영향에 대한 도면이다.
도 6은 종래 기술에 따른 고주파-플라즈마 방사 소스의 도면이다.
도 7은 인가된 인출 전압에 따른 공간 전하 영역의 두께에 대한 도면이다.
도 8은 고정된 인출 전압에서 흐름 밀도에 따른 공간 전하 영역의 두께에 대한 도면이다.
도 9는 인출 그리드의 양호한 실시예에 대한 도면이다.
도 10은 인출 그리드의 다른 양호한 실시예에 대한 도면이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명
1: 고주파-플라즈마 방사 소스
2: 하우징
3: 플라즈마 공간
4: 인출 그리드
5: 자석
6: 가스 공급부
7: 코팅 챔버
8: 고주파-발신기
9: 전기 연결 장치
10: 기판
11: 천정부
Ⅰ: 플라즈마 방사
Ks: 천정부 대칭축
α: 천정부 각도
RQ: 소스-대칭축의 방사상 간격
YQ: 소스-대칭 중심의 수직 간격
도 1은 발산형 중성 플라즈마 방사(Ⅰ)를 포함하는 이하에서 Hf-플라즈마 방사 소스로 언급되는 고주파-플라즈마 방사 소스(1)를 개략적으로 도시한다. Hf-플라즈마 방사 소스(1)는 포트형으로 형성되어 있고, 하우징(2)에 의해 둘러싸인 코팅 챔버(7)로 형성된 진공 챔버 영역에 배치되어 있다. 예를 들면 일반적인 진공 펌프, 가스 공급 장치, 기판 고정 장치, 분석 장치 등과 같은 코팅 챔버(7)의 상세는 도시되지 않는다. Hf-플라즈마 방사 소스(1)는 플라즈마가 예를 들면 고주파 방사 장치를 통해 점화되는 플라즈마 공간(3)을 포함한다. 플라즈마의 점화 및 유지를 위해 전기 수단(8, 9), 예를 들면 고주파 발신기(8) 및 전기 연결 장치(9)가 구비된다. 또한, 일반적으로 플라즈마를 플라즈마 공간(3)에 가두기 위해 사용되는 적어도 하나의 자석(5)이 구비될 수 있다. Hf-플라즈마 방사 소스(1)의 가스 공급을 위해 공급부(6)가 구비된다. 플라즈마 공간(3)의 플라즈마로부터 중성 플라즈마 방사를 인출하기 위해, 양호하게는 전송 성능이 큰 인출 그리드(4)가 유출 개구 영역에 배치된다. 전송을 위해 제공되는, 특히 인출 그리드(4)의 표면의 커버링되지 않은 영역은 소스 크기로서 표시된다. 일반적으로 소스 크기는 유출 개구의 크기를 통해 결정된다. 물론 편평한 인출 그리드 및 강하게 집중된 플라즈마 방사를 구비하는 이와 같은 소스는 이미 제EP 349 556 B1호로부터 공지되어 있다. 밀도가 상대적으로 높은 플라즈마를 갖는, ECWR-원리에 따라 작동하는 소스가 바람직하다.
본 발명에 따른 발산형 플라즈마 방사(Ⅰ)는 양호하게는 플라즈마와 인출 그리드(4) 사이의 의도된 상호 작용을 통해 발생된다. 인출 그리드(4)는 플라즈마 방사(Ⅰ)가 본질적으로 발산형 방사 특성을 포함하도록 형성된다. 상응하는 인출 그 리드(4)의 상세가 도 9 및 도 10에 보다 상세하게 도시되어 있다.
발산형 플라즈마 방사는 주요 방사 방향, 즉, 플라즈마 방사 밀도가 가장 높은 방향에 수직한 적어도 하나의 방향으로도 명백하게 방사가 이루어지는 플라즈마 방사로 이해되어야 한다. 일반적으로 주요 방사 방향이 소스 표준으로 표시된다. 방사 발산도는 대략 코사인-분포의 지수(n)를 통해 표시될 수 있다. 코사인-분포의 지수(n)는 방사 발산도에 대한 크기이다. n이 클수록, 플라즈마 방사는 집중형이고, n이 작을수록, 플라즈마 방사는 발산형이다. 이러한 분포 함수에 대한 상세한 논의는 지. 데피쉬의 "증착된 층의 층두께 균일성의 이론 및 실제," 진공 기술, 제3호, 제30권, 1981년에서 발견할 수 있다. 도 2는 여러 값(n)에 대해 소스 표준에 대한 방사 각도의 함수로서 플라즈마 방사의 상대적인 이온 흐름의 cosn-분포의 곡선을 도시한다. 상기 분포는 이온 방사 밀도가 상기 각도에 얼마나 크게 의존하는가를 나타내는 수학적으로 계산된 크기이다. 강한 발산형 방사(n=1)의 경우 소스 표준에 대한 예를 들면 40의 각도하에서 78%의 값이 얻어지며, 이 값이 소스 표준의 방향으로 방사된다. 반면, n=8인 경우 상기 각도하에서 13%가 방사된다. n=16 또는 n=36인 플라즈마 방사의 경우 40°의 각도에서 실제로 플라즈마 방사가 존재하지 않는다.
도 3에는 코팅 챔버로서 형성된 진공 챔버(7)에서의 기하학적 관계가 도시되어 있다. 코팅 챔버(7)에서 본질적으로 구형인 천정부(11)에는 복수의 기판(10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6)이 배치되어 있다. 천정부(11)는 구형쉘의 일부분의 형태로 형성되어 있다. 기판(10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6)은 각각 천정부(11)의 원형상에 배치되어 있는데, 즉, 각 도면 부호는 천정부(11)의 각 원형상에 배치된 복수의 기판을 나타낸다. 점선으로 된 수직선은 소스 표준 방향 또는 이에 대한 평행선에 상응한다. 기판(10.1)을 갖는 가장 내측 원형은 예를 들면 9°의 천정부 각도(α)에 해당되고, 기판(10.2)을 갖는 그 다음 원형은 α= 14°의 각도에 해당되고, 기판(10.3)을 갖는 그 다음 원형은 α= 21°의 각도에 해당되고, 기판(10.4)을 갖는 그 다음 원형은 α= 27°의 각도에 해당되고, 그 다음 원형은 α= 33°의 각도에 해당되고, 가장 외측 원형은 α= 39°의 각도에 해당된다. 천정부(11)는 보다 양호한 층두께 균일성을 얻도록 코팅 중 회전된다. 이러한 경우 Hf-플라즈마 방사 소스(1)는 천정부(11)의 대칭 중심에 대해 오프셋되며, RQ는 천정부(11)의 대칭축(Ks)에 대한 소스의 방사상 간격을 나타낸다. RQ 외에 특히 소스 표준의 방향 및/또는 간격(YQ)이 기판(10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6)에 대한 플라즈마 방사(Ⅰ)의 강도에 의도적으로 영향을 주도록 변화될 수 있다. 양호하게는 코팅 챔버(7)에 다른 물질 소스, 특히 증발 소스도 구비될 수 있다. 또한, 이 소스는 대칭축 방향에 대해 각도(베타)를 가지고 기울어질 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 기판이 배치되어 있는 표면이 다른, 양호하게는 만곡된 형상을 포함할 수도 있다.
일반적으로, 천정부(11)를 가능한 한 균일하게 넓은 표면에 대해 조사할 수 있도록, 가능한 한 큰 유출 개구 및 집중형 플라즈마 방사를 갖는 Hf-플라즈마 방 사 소스(1)가 선택된다. 물론, 이러한 장치 구조에 대한 코팅 실험의 실제 결과 및 시뮬레이션 계산에 따르면, 유출 개구의 확대를 통해, 기판 상으로 퇴적되는 코팅의 층두께의 충분한 균일성이 구현된다. 그러나, 본 발명에 따르면 특히 층두께 균일성 코팅 품질의 양호화는 발산형 플라즈마 방사(Ⅰ)를 사용함으로써 가능하다.
도 4는 본질적으로 구형인 천정부 상의 TiO2-층의 굴절율 분포를 도시한다. 여기서, 16≤n≤32이고 도 1 및 도 2의 경우보다 코팅 챔버(7)의 유출 개구가 더 큰 Hf-플라즈마 방사 소스(1)에 의해 이산화티타늄(TiO2)이 퇴적된다. TiO2는 투명하며, 사용되는 플라즈마 방사의 강도에 따른 굴절율을 포함한다. Hf-플라즈마 방사 소스의 유출 개구는 18.750 mm2의 표면을 포함한다. 천정부(11)에 균일하게 조사하는 경우, 광학적 굴절율은 천정부(11) 상에서 균일하여야 한다. 플라즈마 조사가 없는 경우 굴절율은 대략 2.2이며, 플라즈마 방사의 방사 밀도가 매우 큰 경우 2.4까지의 값에 달한다. 도 4의 측정 결과에 따르면, 플라즈마 방사 밀도의 변화로 인해 굴절율은 위치(1, 6)에서 코팅할 때 위치(2 내지 5)에서의 경우보다 대략 30% 더 작으며, 상기 위치는 도 2에서 언급된 천정부(11) 상의 원형(10.1, ...) 및 천정부(11) 상에서의 이와 관련된 각도에 해당한다.
도 5는 천정부 상의 플라즈마 방사 밀도의 분포에 대한 Hf-플라즈마 방사 소스의 유출 개구의 크기 및 방사 발산도의 영향에 관련된 시뮬레이션 계산의 결과를 도시한다. n=16이고 유출 개구가 상대적으로 작은(도 4에서의 표면의 1/10) Hf-플라즈마 방사 소스의 경우, 가장 강한 플라즈마 방사 밀도는 천정부 각도에 의존한 다(최상부 곡선). 발산도가 n=16으로서 동일하지만 유출 개구가 더 큰 Hf-플라즈마 방사 소스의 경우, 각도 의존도는 대략 더 작다. n=8 및 n=4인 곡선이 마찬가지로 작은 유출 개구에 대해 계산된다. 발산도가 증가함에 따라, 즉, 지수(n)가 감소함에 따라, 플라즈마 방사 밀도는 천정부 각도에 대해 더 작게 변화된다는 것을 명확히 알 수 있다. 따라서, 천정부 상의 플라즈마 방사의 균일성은 증가된다.
발산형 플라즈마 방사는 간단한 방식으로 천정부(11)를 균일하게 넓은 표면에 대해 조사하는 것을 가능케 한다. 예를 들면 기판의 변화를 위해, 기판 상에 물질이 퇴적되고 그리고/또는 플라즈마 방사에 의해 기판을 조사하는 경우, 발산형 플라즈마 방사에 의해, 유출 개구가 보다 더 크고 플라즈마 방사의 평행도가 보다 더 큰 Hf-플라즈마 방사 소스에 의한 종래의 해결 방법보다 본질적으로 더 균일한 결과가 이루어진다. 편평한 표면에서 플라즈마 방사가 발산형인 경우에는 보다 낮은 균일성의 조사가 예상될 수 있지만, 이는 예를 들면 표면의 세척과 같은 많은 적용에 대해서는 충분하다.
표면을 조사하는 본 발명에 따른 방법에서, 플라즈마 방사(Ⅰ)는 방사 발산도가 높은, 양호하게는 발산 크기가 n=16 이하, 특히 n=4 및 n=10인 고주파-플라즈마 방사 소스의 플라즈마 방사(Ⅰ)가 사용되며, n은 방사 발산도를 나타내는 코사인-분포 함수(cosn)의 지수이다. 이러한 방사 특성을 갖는 플라즈마 방사(Ⅰ)는 예를 들면 천정부(11)의 기판(10.1, ...) 상에 균일성이 보다 높은 플라즈마 방사 밀도를 가능케 하여 코팅을 변화시키고 그리고/또는 성분, 예를 들면 산소를 공급한 다.
본 발명은 발산형 방사 특성이 코사인-분포 함수에 의해 나타내어질 수 있는 Hf-플라즈마 방사 소스에 제한되지 않고, 각각의 적합하게 의도된 발산형 방사 특성을 포함한다는 것을 이해할 수 있다.
원하는 발산형 방사 발산도는 유리하게는 Hf-플라즈마 방사 소스(1)의 구조적 형성을 통해 의도한 대로 달성될 수 있다. 이러한 경우, 양호하게는 Hf-플라즈마 방사 소스(1)의 유출 개구 영역의 인출 그리드(4)가 종래 기술에서 공지된 형태와 비교하여 변형이 이루어진다. 3개의 방법이 양호하다. 인출 그리드(4)는 메쉬 폭이 큰 메쉬를 포함하거나 또는 편평하지 않고 플라즈마쪽에 대해 오목 또는 볼록하게 형성된다. 또한, 인출 그리드(4)는 오목 또는 볼록한 형태 및 메쉬폭이 큰 메쉬를 포함할 수 있다. 인출 그리드(4)는 양호하게는 와이어 강도가 대략 0.02 - 3 mm, 특히 양호하게는 0.1 - 1 mm인 텅스텐 그리드로 이루어진다. 인출 그리드의 표면의 적어도 하나의 부분 영역이 실린더형, 특히 실린더 형상의 공간 몸체 쉘로 된 일부분일 때 양호하다. 예를 들면 인출 그리드(4)는 장방형 기부 표면을 가질 수 있고, 상기 장방형 기부 표면은 Hf-플라즈마 방사 소스(1)의 상응하게 형성된 유출 개구에 대응된다. 실린더 형상의 공간 몸체의 경우, 실린더의 종축은 장방형의 측면 중 하나에 대해 평행하게 배치될 수 있다. 실린더 표면의 만곡을 통해 각각 플라즈마에 대한 오목 또는 볼록 형상이 구현된다.
비교를 위해, 도 6은 종래 기술에 따른 유출 개구 영역의 편평한 인출 그리드(4) 및 평행도가 높은 플라즈마 방사(Ⅰ)를 포함하는 Hf-플라즈마 방사 소스(1) 를 개략적으로 도시한다. 인출 그리드(4)에서의 플라즈마 가장자리 층은 본질적으로 편평하다. 예를 들면 제EP 349 556 B1호에 개시된 바와 같은 일반적인 이론에 따르면, 인출 그리드(4)는 미세한 메쉬형으로 형성되어 있어, 플라즈마는 이에 의해 영향을 받지 않는다. 따라서, 메쉬 폭은 인출 그리드(4)와 플라즈마 사이의 공간 전하 영역의 두께보다 더 작게 선택된다.
공간 전하 영역의 두께(d)는 교과서로부터 추론될 수 있다. 이에 따르면, 두께(d)는 전류 밀도(j) 및 플라즈마 가장자리와 인출 그리드(4) 사이의 전압 강하(U)에 의존한다.
Figure 112005057318249-pct00001
ε0: 진공의 유전 상수
e: 기본 전하량
mion: 분배된 이온의 질량
U: 플라즈마 가장자리와 인출 그리드(4) 사이의 전압 강하
(인출 전압에 상응함)
인출 그리드(4)의 본 발명에 따른 확대된 메쉬 폭의 결정을 위해 다음과 같 이 실행된다.
상기와 같은 코팅 장치의 작동을 위한 일반적인 값인 10 A/m2의 이온 흐름에 대해, 0.1 m2의 유출 개구를 갖는 Hf-플라즈마 방사 소스일 때 공간 전하 영역의 두께(d)가 계산된다. 이는 도 7에 도시되어 있다. 공간 전하층의 두께(d)는 이에 따르면 전압 강하가 증가함에 따라 증가하고, 전압 강하가 약 50과 약 370 볼트 사이일 때 0.5 mm 내지 2.5 mm 사이에서 변한다. 양호하게는 50과 200 볼트 사이의 전압 영역에서의 두께(d)는 2 mm보다 명확히 더 작다.
고정된 인출 전압, 예를 들면 150 볼트에서 공간 전하 영역의 두께(d)의 이온 흐름 밀도에 대한 의존성을 고려할 때, 도 8에 도시된 곡선이 얻어진다. 공간 전하 층의 두께(d)는 고정된 인출 전압에서 흐름 밀도가 증가함에 따라 감소한다. 양호하게는 4 A/m2와 25 A/m2 사이의 영역에서 공간 전하 영역의 두께(d)는 2 mm보다 더 작다.
도 9는 메쉬 폭이 확대된 메쉬를 구비하는 인출 그리드(4)의 양호한 실시예를 포함하는 본 발명에 따른 플라즈마 방사 소스(1)를 개략적으로 도시한다. 메쉬 폭이 공간 전하 영역의 두께(d)보다 더 크면, 인출 그리드(4) 아래의 파동형 곡선을 통해 도시되는 바와 같이, 플라즈마 가장자리 층은 이 영역에서 변형된다. 이로 인해 플라즈마 방사(Ⅰ)의 발산도는 증가된다. 유리하게는, 메쉬 폭은 플라즈마가 유출 개구를 통해 명확히 유출되지 않도록 충분히 작아야 한다. 유리하게는, 메쉬 폭은, 특히 공간 전하 영역의 두께가 0.5와 2.5 mm 사이의 영역에 존재할 때, 양호 하게는 30 mm 이하, 특히 양호하게는 20 mm 이하이다.
도 10은 편평하지 않고 플라즈마 공간(3)에서 볼 때, 오목하게 보이도록 형성된 인출 그리드(4)의 다른 양호한 실시예를 개략적으로 도시한다. 이를 통해, 만곡된 플라즈마 가장자리 층이 형성되며, 유출된 플라즈마 방사(Ⅰ)는 발산형 방사 특성을 나타낸다. 여기서, 인출 그리드(4)의 메쉬 폭은 상대적으로 작으며, 특히 공간 전하 영역의 두께보다 더 작도록 선택될 수 있다. 인출 그리드(4)는 볼록하게 형성될 수도 있다.
다른 실시예에서 인출 그리드(4)는 자체의 표면의 적어도 하나의 부분 영역을 통해 불균일하게 형성될 수 있다. 이를 위해, 예를 들면 메쉬폭이 변화될 수 있어, 가장자리쪽으로 보다 작은 메쉬 폭이 제공된다. 또한, 플라즈마 방사를 조절하기 위해 플라즈마 공간(3)의 외부에 하나 이상의 스크린이 제공될 수 있다. 마찬가지로, 유출 개구는 부분 영역에서 스크린에 의해 커버되어 표면의 불균일하게 조사된 영역은 차단될 수 있다. 플라즈마 방사를 추가적으로 조절하도록 스크린에는 추가적으로 전위가 공급될 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 천정부 상에 배치된 기판을 조사하기 위해 편평 인출 그리드를 구비하는 제EP 349 556 B1호에 공지된 Hf-플라즈마 방사 소스가 사용될 수 있으며, 여기서 상기 소스의 플라즈마 공간 외부의 공간 영역에는 적어도 하나의 스크린이 배치되어 있다. 상기 스크린은 플라즈마 방사를 조절하여, 그렇지 않다면 불균일하게 조사되는 천정부 상의 영역이 조사에 의해 제거된다. 이는 마찬가지로 유출 개구의 부분 영역을 커버함으로써 이루어질 수도 있다. 사용되 는 스크린의 형태는 양호하게는 달성되는 조사 결과에 의해 실험적으로 결정된다. 추가적으로, 스크린에 플라즈마 방사의 조절을 위한 전위가 공급되는 것이 제안된다.

Claims (26)

  1. 플라즈마용 플라즈마 공간(3), 상기 플라즈마 공간(3)에 전기적으로 연결되며 플라즈마를 점화하여 지속시키기 위한 전기 수단(8, 9), 상기 플라즈마 공간(3)으로부터 플라즈마 방사(Ⅰ)를 인출하기 위한 인출 그리드(4), 및 진공 챔버(7) 쪽으로의 유출 개구를 포함하며, 상기 인출 그리드(4)가 상기 유출 개구의 영역에 배치된, 고주파-플라즈마 방사 소스에 있어서,
    발산형으로 형성된 플라즈마 방사(Ⅰ)를 얻을 수 있도록 상기 인출 그리드(4)가 플라즈마 공간(3)에서 볼 때 볼록하게 형성되어 있는 것을 특징으로 고주파-플라즈마 방사 소스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 방사(I)는 발산도가 n=16이고, 여기서, n은 코사인 분포 함수 cosn의 지수인 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    플라즈마 방사가 조사될 만곡형 표면이 상기 진공 챔버(7) 내에서 상기 유출 개구의 반대편에 제공되고, 상기 플라즈마 방사가 조사될 표면에서의 플라즈마 방사 밀도의 높은 균일성을 달성하기 위해 플라즈마 방사(Ⅰ)가 상기 만곡형 표면의 적어도 일부 영역의 형상에 맞추어지는 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인출 그리드(4)의 표면의 적어도 일부 영역은 실린더 형상의 공간 몸체 쉘로 된 일부분인 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인출 그리드(4)는 자체의 표면의 적어도 일 부분에 걸쳐 불균일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 공간(3)의 외부에 적어도 하나의 스크린이 구비되는 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유출 개구의 일부 영역이 스크린에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 플라즈마 방사(I)를 조절하기 위해 상기 적어도 하나의 스크린에 전위가 가해지는 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 만곡형 표면은 기판(10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6)을 포함하는 천정부(11)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    고주파-플라즈마 방사 소스(1) 외에 증발 소스가 구비되는 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    인출 그리드(4)는 두께가 0.02 ~ 3 mm인 와이어로 구성된 텅스텐 메쉬로 형성된 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    플라즈마를 상기 플라즈마 공간(3) 안에 가두기 위해 적어도 하나의 자석(5)이 구비되는 것을 특징으로 하는 고주파-플라즈마 방사 소스.
  13. 하우징(2),
    제1항 또는 제2항에 따른 고주파-플라즈마 방사 소스, 및
    플라즈마 방사가 조사되는 표면을 포함하는 진공 챔버.
  14. 플라즈마용 플라즈마 공간(3), 상기 플라즈마 공간(3)에 전기적으로 연결되며 플라즈마를 점화하여 지속시키기 위한 전기 수단(8, 9), 상기 플라즈마 공간(3)으로부터 플라즈마 방사(Ⅰ)를 인출하기 위한 인출 그리드(4), 및 진공 챔버(7) 쪽으로의 유출 개구를 포함하며, 상기 인출 그리드(4)가 상기 유출 개구의 영역에 배치되고, 발산형으로 형성된 플라즈마 방사(Ⅰ)를 얻기 위해 상기 인출 그리드(4)가 플라즈마 공간(3)에서 볼 때 볼록하게 형성되어 있는 고주파-플라즈마 방사 소스에 의한 플라즈마 방사로 표면을 조사하는 것을 특징으로 하는, 표면 조사 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 인출 그리드(4)와 플라즈마 사이의 공간 전하 영역의 두께(d)보다 큰 메쉬 폭을 갖는 인출 그리드(4)가 플라즈마 방사(I)를 인출하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는, 표면 조사 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    플라즈마 방사(Ⅰ)는 n=16 이하의 발산도를 갖는 방사 특성을 포함하며, 여기서 n은 코사인-분포 함수 cosn의 지수인 것을 특징으로 하는, 표면 조사 방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    플라즈마 방사가 조사되는 만곡형 표면이 상기 진공 챔버(7) 내에서 상기 유출 개구의 반대편에 제공되고, 상기 플라즈마 방사가 조사되는 표면의 적어도 일부 영역에서의 플라즈마 방사 밀도의 높은 균일성을 달성하기 위해 플라즈마 방사(Ⅰ)가 상기 만곡형 표면의 적어도 일부 영역의 형상에 맞추어지는 것을 특징으로 하는, 표면 조사 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 인출 그리드(4)의 표면의 적어도 일부 영역은 실린더 형상의 공간 몸체 쉘로 된 일부분인 것을 특징으로 하는, 표면 조사 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    플라즈마 방사를 표면에 조사함으로써 표면의 코팅이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 표면 조사 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    플라즈마 방사를 표면에 조사함으로써 표면의 조절 및 세척이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 표면 조사 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011514441A (ja) * 2008-01-30 2011-05-06 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 表面波開始プラズマ放電源の予備イオン化のためのシステム及び方法
US8698400B2 (en) 2009-04-28 2014-04-15 Leybold Optics Gmbh Method for producing a plasma beam and plasma source
DE102009018912A1 (de) * 2009-04-28 2010-11-18 Leybold Optics Gmbh Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls sowie Plasmaquelle
EP2447393A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-02 Applied Materials, Inc. Evaporation system and method
RU2521823C1 (ru) * 2013-04-17 2014-07-10 Государственный научный центр Российской Федерации-федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Способ ускоренных испытаний катодов плазменных двигателей и устройство для его осуществления
EP4006948A1 (de) * 2020-11-26 2022-06-01 Bühler AG Extraktionsgitter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2771205B2 (ja) * 1987-03-18 1998-07-02 エクスナー，ハンス 粒子衝撃による固体表面の加工処理のための方法及び装置
JP2001210245A (ja) * 2000-01-26 2001-08-03 Shincron:Kk イオン源およびイオン引き出し電極

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2218652B1 (ko) * 1973-02-20 1976-09-10 Thomson Csf
CA1159012A (en) * 1980-05-02 1983-12-20 Seitaro Matsuo Plasma deposition apparatus
US4447773A (en) * 1981-06-22 1984-05-08 California Institute Of Technology Ion beam accelerator system
US4511593A (en) * 1983-01-17 1985-04-16 Multi-Arc Vacuum Systems Inc. Vapor deposition apparatus and method
US4587430A (en) * 1983-02-10 1986-05-06 Mission Research Corporation Ion implantation source and device
FR2619247A1 (fr) * 1987-08-05 1989-02-10 Realisations Nucleaires Et Implanteur d'ions metalliques
US5036252A (en) * 1988-04-26 1991-07-30 Hauzer Holding Bv Radio frequency ion beam source
JPH0265230A (ja) * 1988-08-31 1990-03-05 Mitsubishi Electric Corp プラズマ反応装置
GB8905073D0 (en) * 1989-03-06 1989-04-19 Nordiko Ltd Ion gun
DE4026367A1 (de) * 1990-06-25 1992-03-12 Leybold Ag Vorrichtung zum beschichten von substraten
DE4239511A1 (de) * 1992-11-25 1994-05-26 Leybold Ag Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Substraten
GB2299137B (en) * 1995-03-20 1999-04-28 Matra Marconi Space Uk Ltd Ion thruster
US6646223B2 (en) * 1999-12-28 2003-11-11 Texas Instruments Incorporated Method for improving ash rate uniformity in photoresist ashing process equipment
JP2003529926A (ja) * 2000-03-30 2003-10-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理システム内への調整可能なガス注入のための方法及び装置
US6250070B1 (en) * 2000-05-09 2001-06-26 Hughes Electronics Corporation Ion thruster with ion-extraction grids having compound contour shapes
JP3485896B2 (ja) * 2000-07-11 2004-01-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP4073204B2 (ja) * 2001-11-19 2008-04-09 株式会社荏原製作所 エッチング方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2771205B2 (ja) * 1987-03-18 1998-07-02 エクスナー，ハンス 粒子衝撃による固体表面の加工処理のための方法及び装置
JP2001210245A (ja) * 2000-01-26 2001-08-03 Shincron:Kk イオン源およびイオン引き出し電極

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CA2522058A1 (en) 2004-10-21
WO2004091264A3 (de) 2005-03-10
TW200423826A (en) 2004-11-01
US20060099341A1 (en) 2006-05-11

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