KR20080014984A - 플라즈마 처리 장치용 플라즈마 증폭기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 전도성 재료로 제조되는 하나 이상의 중공체(2, 5)를 구비하는 부품(8)의 처리, 특히 코팅을 위한 글로우 방전 플라즈마의 증폭 및/또는 점화용 장치(1, 4)를 포함하는 플라즈마 처리 장치용 플라즈마 증폭기에 관한 것이다. 상기 중공체는 전기적 신호가 상기 중공체에 인가될 때 상기 중공체의 내부에 방전을 점화하기 위한 기하학적 조건이 소정의 압력 및 전압 범위에서 적어도 만족되도록 구성된다. 상기 중공체는 플라즈마의 점화 및 작동을 용이하게 하거나 또는 생성된 플라즈마를 증폭하기 위해 상기 장치의 주변으로 전하 운반체가 유입될 수 있는 하나 이상의 개구부를 갖는다. 상기 장치는 상기 중공체를 상기 부품과 전기 접촉시켜 상기 부품의 전위에 대해 거의 동일한 전위가 상기 중공체에 인가되도록 하는 수단을 포함한다.
플라즈마 증폭기, 중공체, 글로우 방전, 플라즈마 코팅

Description

플라즈마 처리 장치용 플라즈마 증폭기{PLASMA AMPLIFIER FOR PLASMA TREATMENT PLANT}
본 발명은 청구범위 제1항의 상위 개념에 따른 플라즈마 처리 장치, 특히 청구범위 제15항에 따른 진공 코팅 장치 또는 청구범위 제18항에 따른 진공 처리 방법을 위한 플라즈마 증폭기에 관한 것이다.
음극(cathode), 예를 들면 높은 음전위를 가진 글로우(glow) 필라멘트 코일 또는 원뿔형의 음극 및 양극(anode) 사이에 전압을 인가함으로써 진공 처리 장치의 처리 공간에서 전자를 추출하여 전하 운반체(charge carrier)의 밀도를 증가시키는 열- 또는 냉음극이 공지되어 있다. 이러한 전자 또는 이온 공급원(source)에는 고유의 전기 공급부가 제공되어 있다. 통상적으로, 상기 음극은 예를 들면 반응 기체에 의한 하중(loading) 또는 플라즈마 처리 공정에 의한 기타 악영향을 방지하기 위해 플라즈마 처리 장치의 처리 공간과 결합되어 있는 블라인드(blind)로부터 돌출되어 있다. 한편으로는 코팅 챔버의 외부에서 전자가 발생되어 처리 챔버에서의 손실을 최대한 없게 하기 위해 또 다른 장치가 필요하다는 단점이 있고, 다른 한편 으로는 비용면에서 전자 또는 이온 공급부의 수가 적게 제공된다는 단점이 있다. 즉, 일반적으로 플라즈마 처리 장치에 이온 공급원이 구비되어 있는 것이 대부분이다.
DLC-층, 즉 예를 들면 WO 01/79585호에 기재되어 있는 sp3-탄소 결합의 비율이 높은 층을 증착하기 위한 공지의 방법에 따르면, 중파 여기(medium frequency excitation)를 이용하여 발생되는 글로우 방전을 통해 기판 상에 층을 증착한다. 상기 글로우 방전은 압력 범위에서 DC- 또는 단극성(unipolar) 또는 양극성(bipolar) 펄스 기판 바이어스를 통해 부품과 장치 벽 사이에 종래의 마그네트론-스퍼터링 증착을 일으킨다.
상기 공정은 부품의 유효한 코팅을 포함한다. 이를 통해 달성가능한 증착 속도는 상기 코팅 장치에서 부품 코팅을 위한 기하학적 배치 구조에 의해 결정되며, 이러한 기하학적 구조는 증착 속도의 큰 변동을 야기한다. 따라서, 활성이 적은 배치 구조에서는 이온화가 약화되는 상황이 발생할 수 있다. 그 결과, 증착 속도의 감소로 이어지고, 결국 생산성이 낮아지게 된다.
공지의 플라즈마 처리 장치에는, 부품이 예를 들면 회전체 형태의 기판 운반체 상에 유지 고정되어, 코팅 공급원(들)으로 이송된다. 20 내지 80 mm의 범위에서 기하학적 구조 차이가 없고, 제어된 플라즈마-중공형(hollow) 음극이 없는 이중 회전 배치 구조를 예로 들 수 있다. 이러한 구조의 전형적인 문제는 적은 플라즈마 전류를 발생시키는 판 배치 및 편평한 부품의 코팅이다.
반응 기체의 유입 증가에 의한 탄소 공급의 증가는 일반적으로 진공 펌프 장치의 흡입력을 통해 제한적으로 가능한 바, 그 이유는 적정 공정 윈도우(process window)를 유지하지 못할 때에는 코팅층의 품질이 손상되기 때문이다.
본 발명은 고비용의 추가적인 처리없이 플라즈마 처리 공간 또는 회전체 상에 직접 또는 부품 운반체에서 일체로 설치될 수 있는 유용한 플라즈마 증폭기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 기재되어 있는 본 발명의 특징에 의해 해결된다. 상기 플라즈마 증폭기는 전기적 신호의 인가를 위한 바이어스 공급부에 의해 작동될 수 있다.
공정 압력 및 인가된 전압에 따라 소정의 기하학적 배치 구조를 통해 소위 중공형 음극 효과에 의해 하나 이상의 추가 플라즈마를 발생시킬 수 있는 종래의 플라즈마 공정이 알려져 있다. 상기 추가 플라즈마는 실제로 국소 한정되지만, 매우 높은 플라즈마 밀도를 가지기 때문에, 기판의 과열, 플라즈마 변동, 기체 상에서의 흑연화 등과 같은 다양한 효과에 의해 플라즈마 공정이 교란되며, 이에 따라 이러한 추가 플라즈마 발생을 방지하기 위한 방책이 모든 통상적인 플라즈마-CVD-방법에서 강구되고 있다.
놀랍게도, 본 발명에 의하면, 공정 파라미터에 따라 경험적으로 결정가능한 기하학적 구조를 가진 플라즈마 증폭기를 통해 플라즈마 밀도를 안정적으로 증가시키고 또한 증착 속도를 유의적으로 증가시킬 수 있는, 공정 메카니즘 또는 코팅층의 품질에 대한 나쁜 영향 없이 중공형 음극 효과를 성공적으로 제공할 수 있는 장치가 제공된다
본 발명에 따른 글로우 방전 플라즈마의 증폭 및/또는 점화용 장치는 전기 전도성 재료로 제조되는 하나 이상의 중공체(hollow body)를 포함하고, 상기 중공체의 중공 공간은 전기적 신호가 중공체에 인가될 때 상기 중공체의 내부에 방전의 점화를 위한 기하학적 조건이 소정의 압력- 및 전압 범위에서 적어도 만족되도록 구성되어 있다. 상기 중공체는 플라즈마의 점화 및 작동을 용이하게 하거나 또는 생성된 플라즈마를 증폭시킬 수 있도록 상기 장치의 주변으로 전하 운반체가 유입될 수 있는 하나 이상의 개구부를 포함한다.
또한, 상기 증폭기의 기하학적 구조는 부품의 특성에 영향을 주지 않도록 하기 위해 공정-온도가 낮게 유지될 수 있도록 한다. 실질적으로 하나 이상의 중공 공간을 포함하는 플라즈마 증폭기의 기하학적 구조를 위해서는 상기 중공 공간의 내부 치수 또는 특징적인 기하학적 파라미터가 중요한 바, 상기 중공 공간을 둘러싸고 있는 면의 평균 거리에 대한 지표는 동일한 전기 전위이다. 예를 들면, 1 x 10-3 내지 5 x 10-2 mbar, 바람직하게는 4 x 10-3 내지 2 x 10-2 mbar의 압력 범위에 대해 20 내지 200 mm, 바람직하게는 60 내지 100 mm의 평균 거리 범위가 적절한 것으로 밝혀졌다.
이러한 원리를 이용하면, 플라즈마 증폭기로서 본 발명에 따른 장치는 회전체와 상기 회전체에 적재되는 부품 운반체로 구성되며, 이를 통해 전체 처리 공간에서 플라즈마 밀도가 증가하고, 예를 들면 높은 증착 속도가 실현될 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 장치에 부품이 직접 고정될 수도 있어 중공형 음극의 플라즈마와 직접 접촉될 수 있다. 본 발명의 다양한 구현예를 조합하여 유리하게 사용할 수도 있다.
이하, 본 발명은 공지의 물리 규칙을 참조하여 설명할 수 있는 현상을 기초로 하여 실시된다. 그러나, 산업용 코팅 장치에 존재하는 비율의 결함을 가진 접근법으로 간주될 수도 있다. 예를 들면, 본 발명은 발생할 수 있는 복잡한 기하학적 구조 또는 이동되는 전극과 관련하여 본질적으로 다르며, 전형적이고 보다 단순한 전제 조건을 토대로 실현되는 모델과 실질적으로 다를 수 있다.
이러한 전제하에서, 본 발명에 따른 플라즈마 증폭 장치는 하나 또는 그 이상의 작은 플라즈마 증폭기 또는 작은 기판에 적합한 기하학적 구성으로 이루어지고, 글로우 방전용 음극이며, 이때 양극은 바람직하게는 접지 전위 위에 존재하는 코팅 챔버이다. 글로우 방전 점화를 위해 양극 및 음극 사이의 인가되는 전압은 200V 내지 2000V, 바람직하게는 400V 내지 1200V이며, 각각의 상한값 및 하한값을 포함한다. 점화 후, 방전은 낮은 전압에 의해서도 작동될 수 있다.
플라즈마의 점화에는 파센(Paschen) 법칙이 적용된다. 파센 법칙에 의하면, 점화 전압 Vt 또는 점화 전위 Et는 기체 종류에 따라 다르고, 소정의 기체 종류에서 최종 산물의 기능은 전극 거리 d 및 압력 p에 의해 결정된다:
Vt = [B x p x d] / [C + ln pd], Et = B / [C + ln pd]
상기 식에서, B 및 C는 기체-의존 상수이다.
당업자에게 잘 알려진 바대로, 점화 공정을 개선하기 위한 다양한 가능성이 있으며, 예를 들면 직류 전압의 인가시 고주파수를 이용하여 단시간내에 펄스화될 수 있다. 직류-, 양극성- 또는 단극성 펄스, 종래의 교류 전압 또는 변조된 직류 전압을 포함하는 작동 전압의 형태와 무관하게, 본 발명의 플라즈마 증폭기의 점화는 다음과 같은 처리를 통해 영향을 받거나 개선된다:
- 급속한 압력 변화,
- 단시간 내 전압 증가(개별적 전압 펄스),
- 전압 공급원의 펄스 동작
- 음극/양극 방전 영역에 수직 또는 평행한 외부 자기장의 인가
- 예를 들면 스퍼터-, 스파크- 또는 저전압 아크 플라즈마 형태의 플라즈마의 추가 작동,
- Ar, Ne, He과 같은 양호한 이온화성을 갖는 기체의 선택.
자기장에 의한 플라즈마 밀도의 증가는 전체 플라즈마에서 기체의 이온화 확률을 증가시키기 때문에 매우 중요하다. 모든 조건에 대해, 플라즈마 내에서 전하 운반체의 속도는 자기장과 평행하지 않고, 원형 회로 상에 전하 운반체를 이동시키는 힘을 발생시킨다. 음극 강하(cathode fall) 영역이 작을수록 장(field) 세기가 크기 때문에 전하 운반체의 이동에 거의 영향을 주지 않는다. 이에 비해, 자기장은 양극의 칼럼에 큰 영향을 미친다. 자기장 크기의 증가는 전하 운반체의 확산을 감소시키고, 기체 분자에 의한 충격 확률 증가를 통해 플라즈마 밀도를 증가시킨다.
본 발명의 플라즈마 증폭기는 실질적으로 중공형 음극의 점화를 통한 플라즈마 밀도 증가 효과를 토대로 한다. 양극, 다수의 음극을 구비하는 증폭기의 방전시 음극 간의 거리가 일정한 역할을 수행한다. 음극 간의 거리가 이중의 음극 강하 거리보다 크면, 어떠한 상호간의 영향도 없다. 음극 상호간 거리가 더 가까워지거나 또는 상기 기체 밀도가 감소되면, 다른 음극의 음극 강하 범위에서 음극 표면으로부터 보다 빠른 전자가 도입되고, 이로 인해 음전하가 제동(brake) 및 반사된다. 음극 전위에 대한 반사가 전자 에너지까지 진행된 후, 예를 들면 충격에 의해 소멸한다. 이러한 반사는 이온화 확률을 더 증가시킬 수 있다. 전류 밀도가 증가하고, 기체 종류, 압력, 거리 또는 기하학적 구조에 따라 백배 이상 증가시킬 수 있다.
음극 간 거리가 매우 짧으면, 전류 밀도는 더욱 빠르게 감소하며, 결국 2개의 음극 사이의 틈으로부터 양극 방향의 경로에서는 더 이상 전류가 발견되지 않는다.
음극 간의 상호 영향은 중공형 음극 효과로서 나타난다. 이러한 효과는 음극이 이중 강하 공간보다 작은 직경을 갖는 중공 공간을 포함하는 경우에 나타난다. 음극 강하 공간의 크기는 자기장의 인가에 의해 크게 영향을 받을 수 있다.
현재까지 개발된 종래의 플라즈마 처리 장치 또는 전극 배치 구조에서, 중공형 음극은 특히 처리된 표면에 매우 가까운 거리에 최대한 배치하지 않도록 해야 하는 바, 소위 추가 플라즈마가 형성되어 플라즈마 처리 공정에 대해 큰 역효과를 일으킬 수 있기 때문이다. 예를 들면, 이러한 방전 에너지를 통해 반응 기체가 너무 빠르게 또는 완전히 분해되거나 또는 부품 표면이 과열될 수 있어 일부 교란 현상이 플라즈마로부터 유도될 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은 중공형 음극의 불리한 효과를 방지하고, 플라즈마 증폭기의 내부 및 외부에서 플라즈마 밀도를 상당한 정도까지 증가시켜, 처리 공정의 개선에 기여하는데 유효한 플라즈마 증폭기를 제공하는 것이다. 또한, 내부에서 플라즈마 밀도는 실질적으로 높으며, 이는 기체 형태의 전구체가 보다 양호하게 분해 또는 여기하는데 있어 유리하다.
도 1에 도시되어 있는 플라즈마 증폭기(1)는 다중으로 중첩 배치되는 원형-, 타원형-, 다각형 또는 고리들(2)로 구성된 기하학적 구조를 이루며, 이때 고리들은 일정한 거리(a)를 두고 배치되고, 상기 거리(a)는 고리(2) 사이의 중공에서 방전의 점화를 방지하기 위해 충분히 짧다. 상기 거리가 매우 크게 설정되어 평행하게 배치되어 있는 음극(2) 사이에서 매우 광범위하면서 원치않는 추가 플라즈마가 점화되어 상술한 불리한 결과가 야기된다.
환형 음극(2) 사이의 거리(a) 또는 부품 또는 고정부간의 거리(b)는 이중의 음극 강하 거리에 대해 짧아야 하며, 음극 강하 거리에 비해 훨씬 짧은 것이 유리하다. 이러한 구현예에서, 상기 거리(a)는 1 내지 60 mm, 바람직하게는 5 내지 25 mm로 설정된다.
플라즈마 증폭기(1)의 전체 높이(h)는 하나 또는 그 이상의 고리(2)를 부가하거나 누락시킴으로써 쉽게 변경될 수 있다. 고리(2)는 예를 들면 이격 슬리브(미도시)를 구비한 별도의 결합봉(3)을 통해 원하는 위치에 고정 유지시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b의 경우, 기하학적 특징 파라미터는 중공형 음극의 형성 및 안정화를 위한 실질적인 치수 중에서 상기 환형 고리의 내경(d)이다. 도 1B에서, 삼각형 내접원의 직경(d')은 특징 파라미터로서 채용된다. 따라서, 직경(d, d')은 중공형 음극에 대한 조건이 충족되는 정도, 즉 이중의 음극 강하 거리보다 작거나 거의 동일한 정도로 선택된다. 이러한 구현예에 있어서, 거리(d)는 20 내지 200 mm, 바람직하게는 60 내지 100 mm로 설정된다. 높이(h)와 함께 직경(d, d')은 중공형 음극의 기하학 구조를 한정하며, 이러한 기하학 구조는 다양한 기하학적 단면으로 또한 그외 플라즈마 공간에 대한 다양한 경계 표면을 통해 구획될 수 있다. 예를 들면, 다수의 고리 부분(2) 대신에 상부 및 하부 고리 부분만을 그 사이가 늘려진 격자 또는 평행한 선 또는 봉이 제공되거나, 슬롯 또는 그와 유사한 형태의 적절한 개구부 또는 홈을 가진 원통 또는 기타 중공체가 주변에 제공될 수 있다. 중요한 것은, 전하 운반체가 양극으로 이송되는 경로를 개방 유지하는 하나 이상의 개구부가 상기 중공형 음극에 존재한다는 것이다.
도 1에 도시되어 있는 구현예에서, 금속 격자(10)에 의해 상부 또는 하부 개구부의 코팅은 플라즈마의 안정성에 긍정적인 영향을 미친다.
도 2는 플라즈마 증폭기로서 역할을 수행하는 부품 운반체(4)를 나타내며, 고리(5)에는 부품(8)의 수용부(7)가 구비되어 있다. 상기 특징 파라미터(d")는 도시된 바와 같이 부품 운반체(5)로부터 운반체 로드(6)까지의 가장 짧은 거리 또는 부품 운반체의 저장부(11) 사이의 가장 짧은 거리로서 간주된다. 거리(a), 부품(8) 사이의 거리(b)는 중공형 음극 방전의 점화로 이어지지 않도록 실질적으로 설정된다. 따라서, 부품 운반체 면의 부품은 매우 유사하거나 보다 바람직하게는 동일한 기하학 구조를 갖거나 또는 추가적인 처리를 통해 적정 거리(a) 또는 (b)를 조절한다. 플라즈마 증폭기(4)의 높이에 대해 가능한 한 동일한 중공 방전 플라즈마를 얻기 위해, 경우에 따라서는 부품 운반체 고리(5)의 저장부(11)를 같은 위치에 제공하는 것이 유리한데, 예를 들면 도 2에 도시되어 있는 경우와 같이 3개의 동일한 중공형 음극 공간(12, 12', 12")이 플라즈마 증폭기(4)의 내부에 형성된다.
원칙적으로는, 적정 압력/전압 범위에 대해 기하학 구조가 적절히 선택되는 경우, 플라즈마 증폭기로서 중공형 음극 공간(12)을 구비한 하나의 부품 운반체 고리(5) 또는 고리(2)를 개별적으로 사용한다. 도 1 또는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 고리(2) 또는 부품 운반체 고리(5)의 다수 면으로 구성된 플라즈마 증폭기(1) 또는 플라즈마 증폭기의 역할을 수행하는 부품 운반체(4)는 실질적으로 큰 효과를 얻을 수 있음은 당업자에게 명백하게 이해된다. 예를 들면, 이러한 플라즈마 증폭기(1, 4)에서 플라즈마-CVD- 또는 PVD/CVD-조합 공정시 반응 기체 또는 전구체가 매우 효율적으로 여기되거나 또는 분해되고, 높은 반응 활성종, 예를 들면 이온화된 분자, 분자 단편 및/또는 라디칼로 변환된다. 그 결과, 증착 속도가 실질적으로 증가되고, 적절히 공정을 수행하면 플라즈마-CVD-층의 품질이 향상된다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이 몇몇 플라즈마 증폭기(1) 또는 도 2에 구체화되어 있는 몇몇 부품 운반체(4)가 마련되어 있는 회전체(9)가 도 3에 도시되어 있다. 이때, 부품 운반체(4)는 회전 가능하게 설치되고, 예를 들면 도시되어 있는 바와 같이 회전체(9) 및 수용부(7)와 함께 부품(8)의 삼중 회전을 일으킬 수 있다. 이러한 삼중 회전은 상응하는 회전 방향 화살표(1, 2 및 3)에 의해 개략적으로 도시되어 있다. 이때, 플라즈마 증폭기(1)의 특징적인 기하학적 거리(d')는 부품 운반체(4)의 특징적인 기하학적 거리(d")보다 약간 짧은 것이 유리하며, 이를 통해 예를 들면 파센 등식에 따라 중파 펄스 신호를 인가할 때 플라즈마 증폭기에서 플라즈마가 점화된다.
금속 접촉층으로부터 시작하여 DLC-층을 형성하는 구조가 특히 바람직하다. 먼저, 상기 접촉층이 Cr 또는 Ti와 같은 순수 금속으로 제조되는 경우 스퍼터링-, 아크-, 저전압 아크- 또는 기타 PVD-법에 의해 도포한 다음, 아세틸렌, 메탄, 에탄, 에틸렌 등의 탄소 함유 기체를 부가하여 금속 및 금속 탄화물 함유 혼합층을 형성할 수 있으며, 당업자가 잘 아는 바와 같이 상기 순수 금속으로는 원소 주기율표의 IV, V 또는 VI 아족의 기타 금속 또는 Si 또는 Al을 예로 들 수 있다. DC-바이어스가 인가되는 한, sp3-함유 탄소 구조가 전혀 또는 거의 얻어지지 않는 바, 이 경우 반응 기체는 적은 양만 여기하거나 플라즈마에 의해 분해된다. 예를 들면 중파 펄스 신호가 회전체(9)에 인가되면, 거리(d, d')가 짧기 때문에 중공형 음극 플라즈마가 플라즈마 증폭기(1)에서 점화된다. 이러한 점화는 각각의 추가적인 플라즈마 공급원에 의해, 예를 들면 스퍼터 타겟의 글로우 방전 및 필요시 중공형 음극면에 수직으로 인가되는 자기장에 의해 용이하게 된다. 이러한 점화 용이성은 예를 들면 당업자에게 잘 알려져 있는 헬름홀쯔(Helmholtz) 법칙에 따라 코팅 장치에 2개의 자석 코일을 형성함으로써 달성될 수 있다.
플라즈마 증폭기(1)에서 중공형 음극 플라즈마의 점화 후, 반응 기체의 대량 소비에 의해 압력이 강하되며, 그 결과 부품 운반체(4)의 중공 공간(12, 12', 12")에서 또 다른 중공형 음극 플라즈마의 급속한 점화 및 반응 기체의 추가 고갈이 일어난다. 부품 운반체(4)에서의 플라즈마 점화는 플라즈마 증폭기(1)로부터 전하 운반체의 높은 함량을 통해 플라즈마 변동없이 완전히 동조한다. 반응 기체 함량이 증가하면, 보다 유리하게는 예를 들면 반응 기체 유입이 급격히 증가하면, 재료 표면에 크게 여기된 고함량의 탄소- 또는 탄화수소 이온이 형성되어 sp3-함유 구조를 구성할 수 있다. 공정이 진행됨에 따라, 금속 함유 sp3-구조 또는 예를 들면 타겟의 후- 또는 하향 조정을 통해, 실질적으로 탄소 및 수소만으로 이루어진 sp3-구조가 분해될 수 있다. 플라즈마 증폭기(1) 또는 부품 운반체(4)를 사용할 때의 또 다른 장점은 부품 상의 DLC-층과 같은 절연층의 증착시 플라즈마 증폭기(1) 또는 부품 운반체(4) 내부의 도전율이 유지될 수 있도록 상기 공정이 수행된다는 점이다. 부하 온도의 증가 또는 이온화된 성분에 의한 조사(irradiation)가 증가함에 따라, 예를 들면 탄소 함유 반응 기체의 사용시 중공체 또는 중공형 음극의 내면에서 흑연화가 일어난다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 원리를 예시적으로 기재한다.
도 1은 플라즈마 증폭기를 나타내는 도면이다.
도 2는 부품 운반체를 나타내는 도면이다.
도 3은 회전체를 나타내는 도면이다.
이하, 본 기술 분야에 대한 다양한 실시예를 참조로 하여 본 발명에 따른 플라즈마 증폭기의 유리한 사용 효과를 기재한다. 상기 장치의 공정 파라미터 및 기하학적 구조에 대한 구현예들의 상세한 설명을 표 1에 나타내었다. 6 또는 12개의 작은 부분들을 가진 회전체 상에서 공정을 수행하였다.
실시예 1
종래 기술에 따른 중공형 음극이 없는 작은 부분 위에 부품을 장입한다. 공정 중 기판 전류 및 코팅 속도는 낮다.
실시예 2
본 발명에 따른 장치의 작은 부분 위에 부품을 장입한다. MF-바이어스를 인가함으로써 중공형 음극을 점화하고 기판 전류를 증가시켜 실시예 1에 비해 높은 증착 속도를 얻는다. 중공 방전의 기하학적 파라미터를 공정-파라미터에 맞게 조정한 결과, 상기 부품은 과열되지도 코팅층의 품질에는 어떠한 악영향도 미치지 않는다.
실시예 3
실시예 1과 같이 부품을 장입하고, 12개의 작은 부분 중 2개를 도 1에 도시된 장치로 대체한다. 6개의 작은 부분이 탑재된 회전체 상에 도 3에서와 같이 3개의 플라즈마 증폭기(1)를 사용한다. 이러한 경우 증착 속도에 긍정적인 영향이 미친다.
실시예 4
실시예 2에서와 같이 중공형 음극이 고압에 의해 작동되는 장치 위에 부품을 장입한 결과, 실시예 1 및 2에 비해 기판 전류 및 증착 속도가 증가한다. 상기 조건하에서, 상기 부품이 과열되지도 않고 코팅층의 품질에 악영향을 주지도 않는다.
실시예 5
거리를 실시예 1보다는 크게 하되, 실시예 2보다는 작게 설정한다. d"를 최대 전자 반사 범위의 평균 거리로 조정하는데, 이는 중공형 음극이 매우 광범위하 게 연소하여 부품을 과열시키고 흑연화를 통해 코팅층의 품질에 악영향을 미치기 때문이다.
실시예 6
플라즈마 증폭기의 효과는 인가된 전기적 신호의 주파수에 따라 명백히 다르다. 다른 파라미터는 일정하게 유지하고 주파수만 50에서 100 kHz로 상승시키면, 실시예 4에 비해 기판 전류 및 코팅 속도가 실질적으로 상승한다.
본 발명의 구현예에 대해 다양한 가능성을 상술하였지만, 본 발명의 기재 내용을 참조하면 플라즈마의 점화 또는 증폭을 위한 적절한 장치를 구현하는 다양한 가능성이 많다는 것은 당업자에게 명백하다. 예를 들면, 수용부와 절연되고 기판 바이어스 신호와 같은 전기적 신호가 인가되는 경우, 회전체 위가 아닌 진공 챔버, 챔버 바닥 또는 챔버 커버에 장치를 적절하게 설치할 수 있다.
Figure 112007086953406-PCT00001

Claims (19)

  1. 전기 전도성 재료로 제조되는 하나 이상의 중공체를 구비하는 부품의 처리, 특히 코팅을 위한 글로우 방전 플라즈마의 증폭 및/또는 점화용 장치로서, 상기 중공체의 중공 공간은 전기적 신호가 상기 중공체에 인가될 때 상기 중공체의 내부에 방전을 점화하기 위한 기하학적 조건이 소정의 압력 및 전압 범위에서 적어도 만족되도록 구성되도록 형성되고, 상기 중공체는 플라즈마의 점화 및 작동을 용이하게 하거나 또는 생성된 플라즈마를 증폭시킬 수 있도록 상기 장치의 주변으로 전하 운반체가 유입될 수 있는 하나 이상의 개구부를 가지며, 상기 장치가 상기 중공체를 상기 부품과 전기 접촉시켜 상기 중공체의 전위가 부품 전위와 실질적으로 동일하게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 중공체는 부품 운반체(4)의 수용을 위한 회전체(9) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 압력 범위에 대한 기하학적 조건은 1 x 10-3 내지 5 x 10-2 mbar, 바람직하게는 4 x 10-3 내지 2 x 10-2 mbar에서 만족되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전기적 신호에 대한 기하학적 조건은 200 내지 2000V, 바람직하게는 400 내지 1200V의 전압 범위에 의해 만족되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 전기적 신호는 중파 범위의 직류 전압-, 교류 전압-, 특히 양극성 또는 단극성 펄스 교류 전압 신호인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 중공체는 높이(h) 및 하나 이상의 기하학적 특징 파라미터(d)를 갖는 원형, 타원형, 다각형 또는 다양한 기하학적 구조 형태의 단면을 가지며, 상기 중공체가 높이(h)에 대해 하나 이상의 늘려진 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 중공체의 상부 및/또는 하부는 격자에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 중공체의 측면은 그의 높이(h)에 다수의 개구부 또는 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 중공체의 하나 이상의 측면은 격자 또는 평행한 선 또는 봉을 포함하거나 또는 격자 또는 평행한 선 또는 봉으로 실질적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 중공체는 다중으로 중첩 배치되는 원형-, 타원형-, 다각형 또는 고리들로 구성된 기하학적 구조를 포함하며, 상기 고리는 일정한 거리(a)를 두고 배치되고, 상기 거리(a)는 고리 사이의 중공에서 방전의 점화를 방지하기 위해 충분히 짧은 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 거리(a)는 소정의 압력 및 전압 범위에서 음극 강하 거리보다 짧고, 특히 1 내지 60 mm, 바람직하게는 5 내지 25 mm인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 고리는 수용부(7)를 가진 부품 고정부로서 형성되고, 상기 수용부(7) 또는 부품(8)은 거리(b)만큼 이격 배치되고, 상기 거리(b)는 부품 수용부(7) 또는 부품(8) 사이의 중공에서 방전의 점화를 방지하기 위해 충분히 짧은 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 거리(a 및/또는 b)는 소정의 압력 및 전압 범위에서 음극 강하 거리보다 짧고, 특히 1 내지 60 mm, 바람직하게는 5 내지 25 mm인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 6항 또는 제 12항에 있어서, 상기 거리(d)는 소정의 압력 및 전압 범위에서 이중 음극 강하 거리보다 짧거나 같고 단일 음극 강하 거리보다는 크거나 같으며, 특히 1 내지 60 mm, 바람직하게는 5 내지 25 mm인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품의 플라즈마 처리, 특히 플라즈마 코팅용 진공 처리 장치.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 장치는 중공형 음극 방전 영역에 작용하거나 플라즈마를 증폭하기 위한 자기장 발생 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 자기장 발생 장치를 통해 중공형 음극 방전 영역에 대해 수직으로 작용하는 자기장(13)을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
  18. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 장치가 플라즈마의 점화 및 작동 유지 또는 생성된 플라즈마의 증폭을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 장치는 플라즈마-CVD-공정 또는 PVD/CVD-조합 공정 을 위한 반응 기체 또는 전구체를 여기 또는 분해시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 방법.
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