KR20100094492A

KR20100094492A - 처리된 표면의 제조방법 및 진공 플라즈마 소스

Info

Publication number: KR20100094492A
Application number: KR1020107012035A
Authority: KR
Inventors: 쥐르겐 람; 베노 위드릭; 데니스 쿠라포브
Original assignee: 오를리콘 트레이딩 아크티엔게젤샤프트, 트뤼프바흐
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2010-08-26
Also published as: KR20150011014A; EP2267756B1; US9376747B2; WO2009056173A1; US20100291320A1; JP2011502215A; CN101842868A; BRPI0722169A2; RU2010122060A; EP2267756A1; MX2010004854A; EP2206138A1; RU2479885C2; JP5311263B2; CN101842868B; TW200939896A; EP2206138B1; EP2206138B8

Abstract

애노드(9)와 캐소드(7) 사이에서 진공 플라즈마 방전에 의해 작업편 또는 기판 표면을 처리할 때 및 이러한 처리에 기인하여 고체(19)가 애노드 표면(21)에 형성되고 증착되는데, 고체는 애노드 재료의 특정 DC 임피던스보다 더 높은 특정 DC 임피던스를 갖고, 애노드 표면의 적어도 일부분은 거기에서 차폐 플라즈마(25)를 설정함으로써 이러한 증착으로부터 차폐된다.

Description

처리된 표면의 제조방법 및 진공 플라즈마 소스{METHOD FOR MANUFACTURING A TREATED SURFACE AND VACUUM PLASMA SOURCE}

본 발명은 처리된 표면들의 제조방법 및 진공 플라즈마 소스들에 관한 것이다.

정의

우리는 DC(직류)플라즈마 방전에서 플라즈마 방전은 하나의 전기적인 신호에 의해 전기적으로 공급되고, 그것의 주파수 스펙트럼은 DC 구성요소를 포함하는 것으로 이해한다. 언급된 DC 구성요소는 사라지지 않는 신호에 대하여 실질적이고, 언급된 신호가 전압으로서 고려되는 경우에는 적어도 10 V의 값을 가지고, 또는 신호가 전류로서 고려되는 경우는 적어도 10 A의 값을 가진다. 언급된 정의는 신호를 주파수 도메인(domain)내의 신호 고려(signal consideration)에서 벗어난 것이다. 시간 도메인에서, 언급된 신호가, 예를 들어 맥동(pulsating)이라면, 이러한 맥동은 언급된 DC 구성 요소에 의해 제로 값에 관하여 오프셋(offset)된다.

우리는 특정 DC 임피던스에서 재료의 임피던스 또는 그것의 비저항은, 예를 들어, Ωm 에서 전기적 신호에 관련하여 DC 주파수 구성요소를 배타적으로 갖는다는 것을 이해한다.

우리는 DC 임피던스에서, 저항 R은 예를 들어 Ω이라는 것을 이해한다.

우리는 애노드에서 캐소드와 관련하여 전극은 DC 주파수 요소를 포함하는 전위에서 작동하고, DC 주파수 요소는 캐소드인,제 2의 전극의 전위보다 더 높으며, 전기 DC 장 따라서, 전기 DC 전압은 애노드로부터 캐소드 방향의 결과를 가져온다는 것을 이해한다.

우리는 플라즈마 임피던스가 플라즈마 방전 작동 동안 애노드 본체와 캐소드 본체 사이에 존재하는 임피던스임을 이해한다.

우리는 낮은 DC 전압 플라즈마 방전이 거의 200V의 DC 주파수 구성요소를 포함하는 방전 전압을 유지하는 플라즈마 방전으로, 이에 의해 DC 방전 전류들이 적어도 50A에서 실행된다는 것을 이해한다.

본 발명은 캐소드와 애노드 사이에서 기판이 DC 플라즈마 방전에 의해 코팅될 때 발생하는, 공정 공간(processing space)에서 고체의 공정 동안 발생하는 형식적인 문제들로부터 출발한다.

이러한 고체의 특정한 DC 임피던스가 애노드 표면 금속의 특정 DC 임피던스보다 크면, 애노드 표면상에서 이러한 고체의 증착은 이러한 표면을 통한 전류 전이에 대한 DC 임피던스의 증가를 유도한다.

DC 임피던스는 DC 플라즈마 방전 임피던스에 명백히 기여한다. 이러한 증착으로 인해, 그것의 시간 변화는 플라즈마 방전 특성들의 상대적인 시간 변화의 결과를 가져온다.

플라즈마 방전 특성들의 시간 변화는 언급된 표면 처리의 재현성을 감소시킨다. 부가적으로 이러한 시간 변화가 애노드 표면을 따라 불균일하게 발생하면, 이는 플라즈마 방전에 의해 처리된 표면의 범위를 따라 고려된 표면 처리의 균질성에 대한 부정적인 영향을 가질 수 있다. 언급된 증착으로 인해 DC 임피던스 증가의 영향은 보다 두드러지고 플라즈마 방전 DC 임피던스보다 더 작다. 작은 플라즈마 방전 DC 임피던스들은 낮은 DC 전압 플라즈마 방전에서 특히 조우되는(encountered)데, 예를 들어, 핫 필라멘트 캐소드들과 같은 전자 방출 캐소드들에 의해 발생되는 캐소드 아크 방전들 또는 플라즈마 방전이다.

각각의 물리적 기상 증착 PVD 또는 플라즈마 강화된 화학적 기상 증착 PECVD처리가 작동될 때 고체 증착에서 언급된 문제들이 최초로 조우됨에도 불구하고, 그것들은 표면들의 DC 플라즈마 강화된 반응 에칭을 수행할 때 또한 발생할 수 있다. 예를 들어, 100 A의 방전 전류로 WO 2006 099758에 의한 캐소드 아크 방전을 작동하는 것에 의해 진공 용기 내에 이러한 유형의 기체 또는 기체의 혼합물의 압력에 무관하게, 이러한 유형의 기체 또는 기체 혼합물 및 증발된 캐소드의 재료는 20V 와 40V 사이의 방전 전압을 갖는다. 이에 의해, 작동 동안 애노드를 가열하면 방전 전압 배가가 용이하게 유도될 수 있다. 실제로, 이러한 애노드 가열로 인해 플라즈마 방전 특성들의 결과적인 불안전성은 애노드 전위에서 진공 용기 벽의 작동 또는 구리와 같은 열적으로 높은 전도성 금속의 애노드를 파악하고 예를 들어, 물과 같은 액체 냉각 매개에 의해 애노드에 대하여 효율적인 냉각을 적용하는 것에 의해 상쇄되어, 큰 애노드 표면을 수립하는데, 이는 감소된 전류 밀도들의 결과를 가져오고 따라서 감소된 가열을 가져온다.

US 5 518 597는 캐소드 아크 증발에 의해 산소로 기판을 코팅하는 것에 대하여 언급한다. 애노드 표면에 대한 각각의 고체-산소의 증착으로 인한 문제는 8000℃의 온도까지 가열된 로드들 또는 와이어들의 배열과 같은 애노드의 제공에 의해 다뤄진다.

US 5 103 766 에 의하면, 캐소드 아크 방전이 두 개의 전극들에 의해 작동되는데 각각은 캐소드 및 애노드로 교호적으로 작동된다. US 5 518 597에 의한 접근은 애노드 표면의 실질적인 가열을 필요로 한다. 이것은 다른 양상들에서 단점이다: 이런 처리에 부가적인 열적 에너지를 적용하는 것에 대한 애노드 표면의 언급된 가열은 표면들이 온도 감응성으로 처리될 때 문제가 될 수 있다. 또한, 애노드 표면에서의 결과인 고온에 기인하여 후자는 예를 들어 산화와 같은 보다 고비율에서 소비된다. 따라서, 이러한 조건들에서 작동된 애노드는 빈번하게 대체된다. 또한 애노드 표면은 거의 균일하게 가열되지 않고 스팬(span)이 이러한 표면에 따른 온도 분포의 적어도 충분한 균일도에 도달하기 위해 상대적으로 긴 시간 기다려져야 한다. 열적 평형동안 도달되지 않는 이러한 상대적인 긴 시간 스팬은 전체적인 처리 효율에 부정적인 영향을 갖는다. 애노드 표면을 따른 불균일한 온도 분포는 또한 처리된 표면을 따른 처리의 균일도에 부정적인 영향을 갖는다.

US 5 103 766에 따른 접근의 단점은 애노드 표면으로 순간적으로 작동된, 따라서 최대 시간 스팬 동안 언급된 전극이 애노드로서 연속적으로 작동될 수 있는 전극 표면의 오염 비율이 산소의 부분압 뿐 아니라 특히 아크 전류에 의한 캐소드 표면의 자기장으로부터와 같은 공정 공간에 존재하는 반응 기체의 부분압에 매우 의존적이다. 따라서, 애노드-에서-캐소드 스위칭-오버(switching-over) 주파수는 매우 중요한 공정 파라미터들, 즉 반응기체 및 그것의 부분압 및 아크 전류에 의존한다. 이것은 전체적인 처리 제어 임계(control critical)를 만든다. 또한, 모두 캐소드로서 작동하는, 따라서 증발되는 재료인 두 개의 전극 중 오직 하나는 시간에서 캐소드로 작동된다. 이것은 전체적인 처리가 설치된 소스의 증발 성능의 거의 50%만 작동된다는 결과를 가져온다.

본 발명의 목적은 처리된 표면들 및 진공 플라즈마 소스들에 대한 제조방법으로서, 이에 의해 수송 방전 전류에 대한 초기 애노드 표면 DC 임피던스가 실질적으로 유지되고-가능하면 모든 유효-시간변화가 시작 처리 이후에 빠르게 사라지는, 처리된 표면들 및 진공 플라즈마 소스들에 대한 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일반적인 양상은

a) :

처리된 표면을 제조하는 방법은 금속 애노드 평면을 구비한 캐소드 및 애노드가 내부에 있는 진공 용기 내에 공정 공간을 제공하는 단계를 포함하는데, 금속은 제 1의 특정한 DC 임피던스에 대하여 설정된다. 바람직한 압력 또는 각각의 바람직한 부분압들에서 기체 또는 기체 혼합물의 대기가 처리 공정 내에서 설정된다. 플라즈마 방전은 공정 공간 내에 애노드와 캐소드 사이에 전기 공급 신호를 인가함으로써 발생되는데, "정의"에 언급된 바와 같이 전기 공급 신호는 DC 스펙트럼 요소(spectral component)를 포함한다. 처리된 표면은 플라즈마 방전에 의해 처리된다. 이에 의해 고체는 제 1의 특정 DC 임피던스보다 더 높은 제 2의 특정 전기 DC 임피던스를 갖는 공정 공간 내에서 발생된다. 애노드 표면의 적어도 하나의 영역은 고체로부터 차폐되어 설정된다. 이것은 이와 같은 영역에 실질적으로 제한된 범위를 갖는 이러한 영역 상에 별도의 차폐 플라즈마를 발생함으로써 행해진다.

작동에 있어서, 본 발명에 의해 생성된 차폐 플라즈마는 그것의 외부와 구별되는 밝은 선명한(bright glowing) 부피에 의해 보통 가시적이다. 애노드의 선택된 영역에 대하여 언급된 플라즈마를 발생함으로써 이러한 영역들이 고체 증착에 의해 오염되는 것으로부터 효율적으로 차폐될 수 있다는 것은 매우 놀랍다. 이에 의해, 이러한 표면 영역들은 공정 동안 애노드 금속을 유지하고, 이에 의해 전체적인 평면 처리 동안 방전 전류에 대한 매우 낮고 시간 불변(time invariant)인 DC 임피던스가 가능하다. 차폐될 선택된 영역에 인접하고 이로부터 떨어진 애노드 표면의 영역들이 작동 동안 높은 특정 DC 임피던스를 갖는 솔리드에 의해 전기적으로 분리되더라도 언급된 차폐 플라즈마에 의해서 및 애노드 표면의 언급된 선택된 영역들에 의해 처리의 시작에서부터 방전 전류 라이트(right)를 이어 받을 저 DC 저항 바이패스(bypass)가 설정된다. 이에 의해 표면 처리에 대하여 공급된 플라즈마 방전의 특성들이 안정을 유지한다.

bl ):

본 발명에 의한 방법을 작동하는 하나의 알반적인 양상에서

차폐 플라즈마는 애노드 표면 내의 캐비티(cavity) 표면 영역과 같은 언급된 차폐된 적어도 하나의 영역을 테일러링(tailoring) 함으로써 발생되는데, 이러한 캐비티는 공정 공간에 노출된 개구부를 구비한다. 차폐 플라즈마는 예를 들어, 기체 또는 기체 혼합물, 압력 또는 각각의 부분압들, 공정 공간 내에 유리된(freed) 고체 재료, 플라즈마 방전 특성들과 같은, 적용된 우세한 공정 파라미터들에 대하여 고정된 캐비티를 각각 치수화 함으로써 캐비티 내에 독점적으로 발생된다.

따라서 이러한 bl) 모드 하에서, 모든 바람직한 공정 파라미터들은 세팅되고 언급된 캐비티의 고정된 치수화에 기인하여, 차폐 플라즈마는 자동으로 설정된다.

실험적으로 알게된 캐비티의 고정된 또는 적절한 치수화는 후술될 것이다.

작동의 이러한 모드 bl)은 차폐 플라즈마가 부가적인 에너지의 적용 없이 발생된다는 명백한 이점을 갖는다. 또한 하나 및 동일한 애노드는 이에 의해 다른 공정 파라미터들로 공정에 사용될 수 있다. 이것은 애노드 표면에 하나 이상의 기하학적으로 서로 다르게 테일러된 캐비티를 제공함으로써 성취된다. 자동으로 그 캐비티 또는 그 캐비티들은 차폐 플라즈마에 의해 활성화되는데 그것의 기하학적 치수화는 순간적으로 설정된 공정 파라미터들의 세트에 고정된다.

b2 ) :

a)의 일반적인 양상에서 본 발명에 의한 제조방법에 대한 다른 작동 모드는 공정 공간에 노출된 개구부를 갖는 애노드 표면에 캐비티의 표면 영역으로 설정된 차폐된 영역에 대한 것이다. 캐비티 내에서 차폐 플라즈마는 캐비티 내에 자기장을 발생함으로써 발생된다. 이러한 작동 모드 b2)는 애노드 및 그에 의해 애노드의 표면이 바람직한 표면 처리에 대한 서로 다른 공정 파라미터 세트들로서, 즉, 서로 다른 표면 처리들을 수행하도록 사용된 서로 다른 기체 또는 기체 혼합물들, 압력 또는 각각의 부분압들, 공정 공간 내에 유리된 고체들, 플라즈마 방전의 특성들로 고려된다는 이점을 갖는다. 차폐 플라즈마는 발생된 자기장에 의해 적어도 하나의 캐비티 내에서 점화되는데, 캐비티 내에서 차폐 플라즈마를 제어가능하게 온 앤 오프로 스위칭할 가능성이 추가적으로 개방되는데, 이는 각각의 캐비티 내에서 자기장을 적절히 변화시킴으로써 이뤄진다.

b3 )

a)의 일반적인 양상에서 본 발명에 의한 제조방법에 대한 다른 작동 모드는

는 공정 공간에 노출된 개구부를 갖는 애노드 표면 내에서 캐비티의 표면 영역으로 설정된 차폐 된 영역에 대한 것이다. 캐비티 내에서 차폐 플라즈마는 공정 공간으로 캐비티를 통해 표면 처리에 대하여 제공되는 기체 또는 기체 혼합의 적어도 일부를 유입(inletting)함으로써 설정된다. 작동의 이러한 모드 b3)은 공정 공간 내로의 기체 흐름으로 불리우는, 표면 처리 공정에 대하여 필수적으로 제공되는 측정들이 캐비티 내에 차폐 플라즈마를 설정하는데 동시에 사용될 수 있다는 이점을 갖는다. 모드 b2)와 동일하게 애노드 표면에서 캐비티는 구체적인 공정 파라미터 세트로부터 실질적으로 독립적으로 기하학적으로 치수화될 수 있다. 이 모드의 부가적인 이점은 캐비티를 통해 공정 공간으로 주입된 기체 또는 기체 혼합물은 애노드와 캐소드 사이에 설정된 플라즈마 방전 내에서 활성화된 반응 기체를 포함하는데, 이러한 반응 기체는 이미 차폐 플라즈마 내에서 활성화된다는 것이다. 차폐 플라즈마를 통해 이러한 기체를 유동시킴으로써 반응 기체의 부가적인 활성을 이용하는 것이 a)에 의한 방법을 작동시키는 모든 모드에 수행될 수 있다는 것이 언급되어야한다.

캐비티 내에서 기체 유동이 차폐 플라즈마를 설정하건 그렇지 않건 차폐 플라즈마는 기체 유동을 캐비티를 통해 공정 공간 및/또는 기체 혼합물 내로 조절함으로써 제어될 수 있다.

b4 )

a)의 일반적인 양상에서 본 발명에 의한 제조방법에 대한 다른 작동 모드는 애노드 표면 내에서 및 공정 공간에 노출된 기체 유입 개구부의 표면 영역으로서 차폐된 적어도 하나의 영역을 설정함에 의한다. 적어도 하나의 기체 유입 개구부의 영역 내에서 차폐 플라즈마는 기체 또는 기체 혼합물의 적어도 일부를 주입함으로써 설정되는데 유입 개구부를 통해 표면 처리에 대하여 이용된다. 구별된 차폐 플라즈마는 애노드 표면상의 유입 개구부에 인접하여 그 주변에 발생된다. 이러한 작동 모드는 모드 b3)과 유사하게, 차폐 플라즈마를 설정하기 위해 부가적으로 표면 처리에 필요한 기체 유입을 이용하는 이점들은, 기체 유입이 반응 기체를 포함한다면, 이러한 반응 기체는 이미 차폐 플라즈마에서 활성화된다는 것이다. 추가적인 이점은 애노드 표면 내로 특정 캐비티들을 작동할 필요가 없고, 거의 언급된 기체를 공급기 위해 애노드 내로 튜브 배열한다는 것이다. 이러한 모드에서, 또한 특정 유입 개구부 둘레로 차폐 플라즈마가 발생되거나 되지 않는 것은 고려된 유입 개구에서 기체 유동 및/또는 기체 혼합물 유입을 가변시킴으로써 제어될 수 있다.

언급된 바와 같이, 모든 구현예들 a) 내지 b)에 유효하게, 방전 전류에 대한 낮은 DC 임피던스는 차폐 플라즈마가 발생된 영역들에서 설정된다. 언급된 차폐 영역들에서 원격인, 다른 애노드 표면 영역들은 고체로 커버될 수 있다. 이러한 원격 영역들(remote areas)은 방전 전류에 대하여 빠르게 비활성이될 수 있다. 따라서,

cl ) :

a) 내지 b4)의 모드 중 임의의 하나에 의한 제조방법을 작동하는 하나의 모드에서 애노드 표면은 공정 동안 활성으로 유지되는 영역으로 실질적으로 구성되도록 설정되고 따라서 차폐 플라즈마 영역이 영역들이거나 공정 동안 설정될 수 있다. 본원 내용에서 "실질적으로"는 애노드 표면이 언급된 적어도 하나의 차폐된 영역으로 구성되더라도, 애노드 표면의 임의의 마이너 영역들이 배제되지 않고, 그 위에 차폐 플라즈마가 없거나, 그 위에 차폐 플라즈마가 무시할 정도로 낮은 밀도를 갖는다는 것이다. 따라서, 애노드 표면의 적어도 90%는 차폐된 적어도 하나의 영역으로 구성된다.

c2 ):

이미 언급된 모드 a) 내지 b4) 모두에 의한 제조방법에 대한 다른 작동에서 애노드 표면은 차폐된 적어도 하나의 영역에 인접하여 존재하는 광범위한 표면 영역을 갖는다. 이러한 모드에 의해 유연성(flexibility)이 다른 표면 처리들에 대하여 도달되고, 또한 언급된 고체가 발생되지 않는 처리들을 포함한다. 광범위한 영역에 의해 각각 낮은 방전 전류 밀도들로 유도하는(leading) 넓은 애노드 표면이 언급된 공정들에 대하여 설정된다. 이에 의해 공정 서열은 고체의 형성 없는 제 1의 공정 및 이러한 고체가 발생되는 제 2의 공정을 포함하도록 수행될 수 있다.

d) :

본 발명에 의하고 a) 내지 c2)에 의한 구현예들 중 하나에 의한 제조방법의 작동에 대한 다른 양상은, 언급된 차폐된 영역들의 하나 이상이 제공되고 선택적으로 설정된 언급된 영역들의 일부에 대한 구별된 차폐 플라즈마가 존재한다는 것이다. 모드 b1)에 의하면, 이것은 서로 다르게 기하학적으로 치수화된 적어도 두 개의 캐비티에 제공함으로써 수행되어 구별된 차폐 플라즈마는 언급된 캐비티들의 하나 또는 다른 하나에 설정되는데, 이는 언급된 바와 같이 특정 공정 파라미터 세트에 의존한다. 모드 b2)에 의하면, 서로 다른 자기장이 하나 이상의 캐비티들에 인가되어 캐비티들의 하나 또는 다른 하나에 구별된 차폐 플라즈마를 설정할 수 있다. 언급된 바와 같이 이러한 구현예에서 차폐 플라즈마를 설정하는 것은 캐비티들에 가변 자기장을 제어가능하게 각각 제공함으로써 제어된 방식으로 행해질 수 있다. b3)에 의한 작동 모드에서 차폐 플라즈마가 설정될 캐비티들을 선택하는 것은 특정 기체 유동 및/또는 특정 기체 혼합물을 설정함으로써 수행될 수 있다. 언급된 선택은 제공된 하나 이상의 캐비티들을 통한 적어도 하나의 기체 유동 및 기체 혼합물 유동을 제어가능하게 가변시킴으로써 제어된 방식으로 행해질 수 있다.

b4)에 의하면, 언급된 선택은 하나 이상의 유입 개구부들에서 서로 다른 기체 유동을 설정함으로써 및/또는 하나 이상의 유입 개구부들을 통해 서로 다른 기체 혼합물들을 유입함으로써 실현될 수 있다. 선택은 언급된 기체 유동 및/또는 기체 혼합물을 제어가능하게 가변시킴으로써 제어된 방식으로 실현될 수 있다.

dl ) :

d) 이하에 언급된 모드를 작동하는 다른 모드에서 차폐된 특정 영역들의 선택은 예를 들어, 기체 또는 기체 혼합물, 압력 또는 부분압들, 공정 공간 내로 유리된 고체, 방전 특성들과 같은 우세한 공정 파라미터들에 의존하여 자동적으로 수행된다. 따라서, b1) 모드에 의해 서로 다르게 치수화된 캐비티들을 제공하는 것은 이런 캐비티 또는 이러한 캐비티들이 차폐 플라즈마에 의해 자동적으로 활성화된다는 사실을 유도하는데, 차폐 플라즈마에서 기하(geometry)는 순간적으로 설정된 공정 파라미터들에 일치한다.

b2)에 의한 모드에서, 하나 이상의 캐비티라면-이러한 경우는 동일하게 테일러될 수 있는데-서로 다른 자기장이 설정되고, 우세한 공정 파라미터들 세트는 차폐 플라즈마에 의해 자동적으로 이러한 캐비티들을 활성화하는데, 차폐 플라즈마에서 우세한 자기장이 고정된다.

b3)에 의한 작동 모드에서 유추하면, 예를 들어 동일한 캐비티들에서 서로 다른 유동 및/또는 서로 다른 기체들 또는 기체 혼합물들의 유동을 제공하는 것은 자동적으로 유동 및/또는 기체 또는 기체 혼합물이 우세한 공정 파라미터들로 고정된 캐비티들에서 차폐 플라즈마를 설정하도록 유도한다.

b4) 모드에서 하나 이상의 기체 유입들은 서로 다른 기체 유동 및/또는 서로 다른 기체 조성과 작동되고, 이 또는 이러한 유입 개구부들 주변에 기체 유동 및/또는 기체 조성이 순간적으로 우세한 공정 파라미터로 고정된 차폐 플라즈마가 설정된다.

e) :

차폐 플라즈마를 설정하는 것이 애노드 표면으로부터의 기체 유동에 필수적으로 관련되지 않을 때 그럼에도 불구하고 캐비티를 통해 기체 또는 기체 혼합물의 유동이 공정 공간 내로 설정되어 이러한 기체 또는 기체 혼합물을 활성화하도록 차폐 플라즈마를 이용할 수 있다.

f) :

다른 작동 모드에서 적어도 하나의 캐비티 및 기체 유동이 관련될 때 기체 또는 기체 혼합물은 예를 들어, 노즐과 같은 압력 단계를 거쳐 캐비티로부터 공정 공간 내로 유동된다.

g) :

상술된 바와 같이, 낮은 DC 전압 플라즈마 방전은 명확하게 낮은 방전 DC 임피던스를 나타낸다. 따라서, 이러한 플라즈마 방전들은 애노드 표면 상에 언급된 고체의 증착에 대하여 특히 중요하다. 따라서, 언급된 바와 같이 모든 모드들에서 본 발명에 의한 제조방법의 작동에 대한 다른 모드 g)에서, 애노드와 캐소드 사이의 플라즈마 방전은 거의 200V의 공급 전압 및 심지어 100V의 공급 전압에서도 지속된다.

h) :

표면 처리를 작동하는 다른 모드는 코팅을 포함한다.

hi ) :

이와 같은 코팅의 하나의 모드는 질화물, 붕화물, 탄화물, 산화 금속 중 적어도 하나를 포함하는 재료에 의해 수행된다.

hll ) :

하나의 모드에서 언급된 금속은 알루미늄을 포함하거나 알루미늄으로 구성된다.

i) :

작동의 다른 모드에서, 언급된 플라즈마 방전은 캐소딕 아크 방전(cathodic arc discharge) 및 핫 필라멘트(hot filament) 캐소드 방전 중 하나로 설정된다.

j) :

본 발명에 의한 제조방법의 작동에 대한 다른 모드에서, 애노드는 냉매 매개체에 의해 냉각된다.

작동들의 다른 양상들 및 모드들에서 본 발명에 의한 제조방법을 논의할 때, 언급된 차폐 플라즈마의 발생을 유도하는 정확한 물리적인 메커니즘이 오늘날 정확히 알려지지 않았다는 것이 언급되어야 한다. 따라서, 이러한 현상으로 유도할 가능성이 있는 물리적 메커니즘에 대하여 설명하는 것을 자제한다. 이러한 주제에 대한 관심은 예를 들어, 논문 "Experimental studies of anode sheath phenomena in a Hall thruster discharge" by L. Dorf et al., Journal of Applied Physics 97, 103309 (2005)에 개시되어 있다. 본 발명에 의하고 본 발명에 의한 제조방법을 수행하기 위해 적용되는 진공 플라즈마 소스로 돌아오면, 예를 들어, DE 43 06 611에서 고려된, 거의 하드웨어 관점에서 고려된 것이 설정되어야한다. 그것은 캐소드/애노드 배열을 개시하는데, 애노드는 플레이트로 만들어진 상자모양 캐비티에 의해 형성되고, 플레이트들은 애노드 전위에서 작동된다.

애노드 캐비티가 제공되어 표면 처리를 위해 이용되는 플라즈마 방전의 플라즈마 강도를 증가시키는데, 공정 대기 내에서 비활성 기체를 사용한 에칭에 의해 또는 아르곤-수소 기체 혼합물을 적용하거나 산소 포함 대기에서 플라즈마 방전을 작동시키는 것과 같이 처리된 표면을 화학적으로 환원시키는 것에 의해 최종적으로 처리된 표면을 보호한다.

캐비티 애노드로부터 강한 플라즈마 방전을 발생하기 위해 캐비티를 통해 제공된 자기장이 있다.

A) :

본 발명에 의한 진공 플라즈마 소스의 제 1의 양상은 캐소드 및 애노드를 포함하는 플라즈마 방전 소스를 갖는다. 애노드는 애노드 표면을 포함하고 애노드 표면 내에 적어도 두 개의 캐비티를 포함한다. 캐비티의 가장 작은 단면 치수는 3 내지 100mm이고, 깊이는 이러한 단면 치수의 약 절반이다.

애노드 표면에 하나 이상의 캐비티를 제공함으로써, 하나의 단일 캐비티에 의한 동일한 캐비티 부피를 테일러링(tailoring)할 때 보다 캐비티 부피-단위당 더 큰 표면이 설정된다. 이에 의해 상술한 바와 같이 설정된 차폐 플라즈마에 대하여, 증가된 애노드 표면 영역이 차폐된다. 애노드 표면에 적어도 두 개의 캐비티들을 제공하는 것은 우세한 공정 파라미터 세트에 의존하여 선택적으로 차폐 플라즈마를 설정하도록 허용하는데, 여기에서 플라즈마 소스는 제조방법에 대하여 논의된 바와 같이 작동된다.

Al ) :

A에서 언급된 진공 플라즈마 소스의 제 1의 구현예에서 애노드 표면은 적어도 두 개의 캐비티들에 인접한 확장된 표면 영역을 포함한다. 제조방법의 양상에서 발명에 대하여 설명된 바와 같이, 이것은 공정에 대하여 동일한 플라즈마 소스를 유연하게 적용하도록 허용하는데, 공정에서 고체가 특정 DC 임피던스를 가지고 공정 공간 내에 형성되고, 특정 DC 임피던스는 애노드 재료 또는 이러한 고체가 형성되지 않은 곳의 그것보다 더 높다.

A2) :

다른 구현예에서 언급된 애노드의 애노드 표면은 실질적으로 적어도 두 개의 캐비티들의 표면으로 구성된다. 이에 의해 각각의 공정 동안 형성된 고체에 의해 영향을 받지 않도록 유지되는 최대 애노드 표면 영역을 갖는 최소 부피의 애노드가 설정된다. 이러한 구현예는 양상 A)에서 임의의 구현예로 조합될 수 있다.

A3) :

다른 구현예에서, 애노드 표면은 기체 유입구를 포함하는데 이는 적어도 두 개의 캐비티들의 적어도 하나 이내에 인접한다. 고려된 캐비티들의 하나 내에서 각각의 차폐 플라즈마를 설정할 때, 이것은 차폐 플라즈마 내에서 활성화된 기체 유입구를 통한 기체 유입을 허용한다. 이러한 구현예는 A) 양상하에서 임의의 구현예와의 조합을 허용한다.

A4) :

다른 구현예에서, 그 안에 인접한 기체 유입구를 갖는 언급된 적어도 하나의 캐비티는 예를 들어, 기체 유입구와 애노드 표면의 둘러싼 대기 사이에 노즐과 같은 압력 단계를 포함한다.

공정 파라미터들에 의존하는 것에 의해, 압력 단계의 치수화, 기체 또는 기체 혼합물의 그것을 통한 유동, 이러한 혼합물의 조성, 차폐 플라즈마는 압력 단계의 개구부(s) 주변 및/또는 이러한 압력 단계 및/또는 캐비티 내의 컨덕트(s) 내에 발달된다.

A5) :

양상 A)하에서 구현예들 중 임의의 하나와 조합될 수 있는 다른 구현예에서 언급된 캐비티 내에서 자기장을 발생하는 자석 배열이 적어도 두 개의 캐비티들의 적어도 하나에 인접하여 제공된다. 이러한 배열에 의해 발생되는 자기장에 의해 차폐 플라즈마는 우세한 공정 파라미터들로부터 매우 독립적으로 캐비티 내에 설정될 수 있거나 우세한 공정 파라미터에서 설정된 차폐 플라즈마는 그것의 강도에 대하여 캐비티의 선택된 치수에 의해서만 조절될 수 있다.

A51) :

다른 구현예에서 거의 언급된 자석 배열은 제어가능하여 제어가능하게 가변적인 자기장을 발생한다. 이에 의해, 애노드 표면 내에서 고려된 캐비티에서, 자기장을 제어가능하게 가변시킴으로써 차폐 플라즈마는 온 오프로 스위치되거나 거의 강도만 변화시킬 수 있다.

A6) :

A)에 의한 모든 언급된 구현예들로 조합될 수 있는 다른 구현예에서, 애노드 표면의 적어도 두 개의 캐비티들은 서로 다른 기하학적인 치수들을 갖는다. 따라서, 차폐 플라즈마는 예를 들어, 이런 캐비티 또는 이러한 캐비티들에서 설정되고, 그것의 기하학적인 치수는 우세한 공정 파라미터들에 의해 고정된다.

B) :

플라즈마 방전 소스를 갖는 본 발명에 의한 진공 플라즈마 소스의 제 2의 양상은 캐소드 및 애노드를 포함하는데, 애노드는 적어도 하나의 캐비티 및 언급된 적어도 하나의 캐비티에 인접한 확장된 표면 영역을 포함한다. 캐비티는 양상 A)에서 언급된 바와 같이 치수들을 갖는다. 이러한 애노드를 갖는 진공 플라즈마 소스는 애노드 표면 재료의 DC 임피던스보다 더 높은 특정 DC 임피던스를 갖는 공정 공간 내에 고체가 형성되는 동안 공정에 대하여 또는 이러한 고체가 형성되지 않는 공정에 대하여 유연하게 적용될 수 있지만, 애노드 표면에서 방전 전류 밀도를 감소시키기 위해 큰 애노드 표면이 바람직하다.

Bl ) :

다른 구현예에서, 애노드 표면 내에 언급된 적어도 하나의 캐비티는 그 안에 인접하는 적어도 하나의 기체 유입구를 포함한다. 이러한 기체 유입구의 이점들은 양상 A3)에서 본 발명의 진공 플라즈마 소스와 관련하여 언급되었다. 이러한 구현예는 양상 B) 에서 임의의 구현예와 조합될 수 있다.

B2) :

다른 구현예에서, 적어도 하나의 기체 유입구를 갖는 언급된 캐비티는 기체 유입구와 애노드 표면의 주변 사이에 압력 단계를 더 포함한다. 이러한 구현예의 이점들은 본 발명의 진공 플라즈마 소스의 구현예 A4)와 관련하여 언급되었다.

B3) :

다른 구현예에서 적어도 하나의 캐비티 내에 자기장을 발생하는 자석 배열이 적어도 하나의 캐비티에 인접하여 제공된다. 이러한 자기장에 의해 달성되는 이점들은 본 발명에 의한 소스의 구현예 A5)와 관련하여 이미 언급되었다. 이러한 구현예는 양상 B)에서 그룹화된 구현예들의 임의의 하나와 조합될 수 있다.

B31) :

다른 구현예에서 언급된 자석 배열은 제어가능하여 캐비티 내에 제어가능하게 가변되는 자기장을 발생한다. 이러한 구현예의 이점들은 본 발명에 의한 소스의 양상 A51)과 관련하여 논의되었다.

B4) :

다른 구현예에서 소스는 애노드 표면 내에 적어도 두 개의 언급된 캐비티들을 포함한다. 애노드 표면 내에서 하나 이상의 캐비티의 이점들은 본 발명에 의한 진공 플라즈마 소스의 양상 A)에서 언급되었다. 이러한 구현예는 양상 B)에서 구현예들의 임의의 하나와 조합될 수 있다.

B5) :

다른 구현예에서, 애노드 표면 내에서 언급된 적어도 두 개의 캐비티들은 서로 다르게 기하학적으로 치수화된다. 이러한 구현예에 의해 달성되는 이점들은 본 발명에 의한 소스의 양상 A6)에서 이미 논의되었다. 이러한 구현예는 양상 B)에서 구현예들의 임의의 하나와 조합될 수 있다.

C) :

본 발명에 의한 캐소드 및 애노드를 포함하는 플라즈마 방전 소스를 갖는 진공 플라즈마 소스의 다른 양상에서, 애노드는 적어도 하나의 캐비티 및 언급된 캐비티 내에 인접한 기체 유입구를 구비한 애노드 표면을 포함한다. 적어도 하나의 캐비티는 A)에서 언급된 바와 같이 치수들을 갖는다. 이미 상술된 바와 같이, 애노드 표면에 적어도 하나의 캐비티를 제공하는 것 뿐 아니라 그 안에 인접한 기체 유입구를 제공하는 것은, 캐비티의 기하학적인 치수들이 이러한 캐비티 공정 파라미터들의 치수화에 의해서만 우세하게 설정되는 것과는 맞지 않더라도, 차폐 플라즈마를 설정하도록 허용한다.

Cl ) :

하나의 구현예에서, 캐비티는 기체 유입구와 애노드 표면의 주변 사이에 기체 단계를 포함한다. 이에 의해, 설정된 공정 파라미터들에 의존하여 진공 플라즈마 소스가 작동되면 이러한 압력 단계의 관통 개구부들(throughopenings)의 기하학적 치수들 뿐 아니라 캐비티의 치수화, 기체 유동 및/또는 기체 혼합물, 차폐 플라즈마가 압력 단계의 개구부 주변 및/또는 이러한 압력 단계의 관통홀 및/또는 캐비티 내에서 설정된다. 이 경우에 주입된 기체 또는 기체 혼합물은 차폐 플라즈마에 의해 활성화된다. 이러한 구현에는 양상 C)의 모든 구현예들과 조합되도록 적용될 수 있다.

C2 ) :

소스의 다른 구현예에서, 그것은 적어도 하나의 캐비티에 인접한 확장된 표면 영역을 포함하는 애노드 표면을 갖는다. 각각의 플라즈마 소스를 사용하는 유연성에 대한 이점은 양상 B)에서 이미 논의되었다. 이러한 구현예는 양상 C)에서 임의의 구현예들과 조합될 수 있다.

C3 ) :

다른 구현예에서 방전 소스의 애노드는 적어도 하나의 캐비티로 실질적으로 구성된 애노드 표면을 갖는다. 양상 C)하에서 임의의 구현예와 조합될 수 있다는 이러한 구현예의 이점은 예를 들어 A2)에서 언급되었다.

C4 ) :

다른 구현예에서 적어도 하나의 캐비티에 인접한 적어도 하나의 캐비티 내에 자기장을 발생하는 자석 배열이 제공된다. 양상 C)하에서 임의의 구현예와 조합될 수 있다는 이 구현예의 이점들은 예를 들어 A5)에서 언급되었다.

C41 ) :

다른 구현예에서 언급된 자석 배열은 제어가능하게 가변될 수 있다. 이러한 구현예에 의해 성취되는 이점들은 A51)하에서 언급되었다.

C5 ) :

다른 구현예에서 애노드 표면은 적어도 두 개의 언급된 캐비티들을 포함한다. 이러한 구현예의 이점은 A)에서 언급되었다. 이 구현예는 C)에서 임의의 구현예와 조합될 수 있다.

C51 ) :

다른 구현예에서 언급된 적어도 두 개의 캐비티들은 서로 다르게 치수화된다. 이러한 구현예의 이점은 예를 들어, A6)에서 언급된다.

양상들 A) 내지 C)에서 임의의 구현예들과 조합될 수 있는 다른 구현예에서 애노드및 캐소드는 출력 신호를 발생하는 전기 공급원 소스에 작동적으로 연결되는데 출력 신호는 "정의"에서 언급된 바와 같이 DC 주파수 요소를 갖는다.

다른 구현예에서 언급된 DC 요소는 거의 200V의 전압에서 적어도 50A의 전류이다.

양상들 A) 내지 C)에서 언급된 모든 구현예들과 조합될 수 있는 다른 구현예에서, 애노드는 냉각 매개 공급원에 연결된 채널 배열로 제공된다.

양상들 A) 내지 C)에서 미리 기술된 임의의 구현예들과 조합될 수 있는 다른 구현예에서, 방전 소스는 캐소딕 아크 방전 소스이거나 핫 필라멘트 저전압 방전 소스이다.

본 발명은 도면들 및 실시예들에 의해 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 표면이 캐소딕 아크 방전(cathodic arc discharge)에 의해 처리된 진공 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1과 유사하게, 표면이 핫 필라멘트 플라즈마 방전에 의해 처리된 진공 처리 장치의 도면이다.
도 3은 도 1 또는 도 2에 의한 장치를 구비한 종래의 플라즈마-보조 공정 동안 형성된 고체 재료에 의해 커버링된 애노드 표면의 일부이다.
도 4는 차폐 플라즈마에 의한 고체 증착으로 애노드 표면의 적어도 일부분들을 차폐하는 본 발명에 의한 일반적인 개념을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 차폐 플라즈마를 설정하도록 고려된 애노드 표면의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 구현에에 의하고, 서로 다른 공정들에 유연하게 적용될 수 있는 테스팅 애노드 또는 애노드로 고려된 애노드의 일부를 통한 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 개념에 의한 캐소딕 아크 방전 작동을 위한 애노드의 사진이다.
도 8은 차폐 플라즈마의 발생을 보여주는 도 6에 의한 애노드의 작동에 대한 사진이다.
도 9는 도 6에 도시된 개념에 의한 애노드의 다른 구현예이다.
도 10a 및 10b는 본 발명에 의한 애노드의 두 개의 다른 구현예를 각각 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 다른 구현예에서 애노드의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 12는 도 11에 대하여 표현한, 본 발명에 의한 애노드의 다른 구현예이다.
도 13은 도 11과 유사하게 표현한, 본 발명에 의한 애노드의 다른 구현예이다.
도 14는 도 13과 유사하게 표현한, 본 발명에 의한 애노드의 다른 구현예이다.
도 15는 본 발명의 다른 구현예에 의한 애노드의 일부에 대한 개략적인 사시도이다.
도 16a는 본 발명의 다른 구현예에 의한 애노드의 단면도이다.
도 16b는 도 16의 애노드로부터 벗어난, 다른 구현예에 대한 도면으로, 언급된 애노드는 도 6에서 언급된 구현예와 조합된다.

본 발명의 실시예에 대하여 후술하는 내용은 낮은 DC 전압 방전, 특히 캐소딕 아크 방전 및 핫 필라멘트 캐소드를 사용하는 방전에 관련하여 이뤄질 것이다. 그럼에도 불구하고, 이미 언급된 발명은 예를 들어, 스퍼터링에 대하여 적용된 것과 같이 다른 DC 전압 플라즈마 방전들과 관련하여 적용될 수 있다.

도 1에 전형적인 낮은 DC 전압 플라즈마 소스의 예로서, 아크 증기 소스인 플라즈마 소스를 갖는 처리 장치가 개략적으로 도시되었다. 진공 수신기(vacuum recipient)(1)에 작업편들 또는 기판들을 홀딩하기 위한 홀더(holder)(3)가 수신기(1) 내에서 처리된 표면으로 제공된다. 홀더(holder)(3)는 바이어싱 전압(biasing voltage)에서 작동될 수 있는데 보통 DC 전압, 즉, DC 주파수 요소를 포함하는 전압이다. 따라서, 바이어싱 발생기(5)에 의해 인가된 바이어싱 전압은 예를 들어, 제로-전압 값에 대하여 대칭인 맥동 전압(pulsating voltage)일 수 있다.

캐소딕 아크 방전은 타겟(7)과 애노드(9) 사이에 설정된다. 전기 공급 발생기(11)에 의해 DC 주파수 요소를 포함하는 공급 신호는 타겟(7) 및 애노드(9)에 적용된다. 애노드(9)는 전기적으로 캐소드(7)인, 타겟(7)보다 더 높은 전기 DC 전위에서 작동된다. 공급 발생기(11)는 예를 들어, 제로 신호 레벨에 관해 비대칭인 맥동 신호에 의해 실현되는 DC 신호 또는 중첩 AC(superimposed AC)를 갖는 DC 신호를 독점적으로 발생시킨다.

아크 방전은 예를 들어, 저항 R을 거쳐 점화 핑거(ignition finger)(13)에 의해 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 점화되는데, 점화 핑거는 애노드 전위 상에서 작동되고, 캐소드(7) 표면에 접촉하도록 기계적으로 이동되어 점화 아크를 끌어당긴다.

보통 다중 아크인 결과 아크의 시간 코스는 캐소드(7)에 인접하여 인가된 자기장 H에 의해 영향을 받을 수 있다. 보통, 결과 방전 전류는 10A 와 1000A 사이이고, 결과 방전 전압은 15V와 150V 사이이다.

애노드(9)는 수신기(1)의 벽의 내부 표면과 동일한 전위에서 작동될 수 있는데, 이는 스위치 S에 의해 도 1에 개략적으로 도시되었다. 이에 의해, 애노드 표면은 명백하게 확장되는데, 보통 방전 전압의 감소를 가져온다. 이것은 플라즈마 방전의 감소된 DC 임피던스에 대한 표시이다. 플라즈마 방전은 이에 의해 적어도 작업 기체, 특히 아르곤과 같은, 보통 비활성 기체를 포함하는 공정 공간 PS 내의 공정 대기 내에서 관례적으로 작동된다.

도 1에 개략적으로 도시된 배열은 당업자에게 자명하다. 도 2에, 낮은 DC 전압 플라즈마 방전 소스의 제 2의 형태를 갖는 제 2의 장치가 도시되었다. 전자-방출 캐소드(7a)는, 가열 전류 I에 의해 가열된 필라멘트에 의해 실현되는데, 캐소드 챔버(15) 내에 있고, 내부는 개구부(17)를 거쳐 수신기(1) 내에서 공정 공간 PS와 상통한다. 오리피스(17)에 대향하여, 수신기(1) 내에 애노드(9a)가 제공된다. 캐소드(7a) 및 애노드(9a)는 전기 공급 발생기(11)에 의해 작동된다. 또한, 캐소드(7a) 사이에서, 오리피스(17)를 통해, 애노드(9a)와 홀더(3)를 향한 플라즈마 방전은 작업 기체, 특히 아르곤과 같은, 보통 비활성 기체를 포함하는 공정 대기 내에서 설정된다. 이런 형태의 플라즈마 방전에서, "핫 필라멘트" 방전으로 불리는데, 도 1에서 캐소딕 아크 방전에 관해 언급된 바와 같이 동일한 전류 및 방전 전압 범위를 인가한다. 도 2의 배열은 당업자에게 자명하다.

스퍼터링에 사용되는 플라즈마 글로우 방전은 관례적으로 5와 50A 사이의 방전 전류, 수백 V의 방전 전압으로 설정된다. 소위 어브노말 글로우 방전(abnormal glow discharge)에 대하여, 방전 전류들은 수백 A이고, 방전 전압은 수백 V 이다. 언급된 바와 같이, 본 발명은 또한 이러한 종류의 플라즈마 방전에 적용될 수 있는데, 낮은 전압이 아닐 수 있다.

도 1과 같은 캐소딕 아크 방전 작동에서 뿐 아니라 도 2와 같은 핫 필라멘트 플라즈마 작동에서 작업편들(4)의 표면은 각각의 애노드(9a 및 9)를 만드는 특정 금속의 DC 임피던스 보다 더 높은 특정 DC 임피던스를 갖는 재료로 코팅될 수 있다. 캐소딕 아크 증발에서 이는 캐소드(7)로부터의 아크 방전에 의해 증발된 금속 또는 금속 화합물과 반응하는 반응 기체를 공정 공간 PS로 유입시킴으로써 수행될 수 있다. 격리 재료(isolating material)에서 전기적으로 격리된 재료층일 수도 있는 코팅은 작업편 또는 기판(4) 또는 홀더(3)의 표면에 주로 증착된다.

핫 필라멘트 공정에서, 고체 재료는 보통 공정 대기로 유리되지 않는다. 공정 공간 내로 유입된 반응 기체는 플라즈마 방전에 의해 활성화되고 기판 또는 작업편(4)에 증착된다. 이에 의해, 결과 코팅 재료는 (DC에 대하여) 전기적으로 격리될 때까지 애노드 재료의 특정 DC 임피던스보다 더 높은 특정 DC 임피던스를 가질 수 있다. 기판 또는 작업편(4) 외에도 이러한 고체 코팅 재료는 또한 애노드(9,9a) 위에 증착된다. 이에 의해, 플라즈마 방전 DC 임피던스는 도입부에 언급된 바와 같이, 증가하고, 작업편들 또는 기판들의 바람직한 처리 결과에 각각 부정적인 영향으로 방전의 불안정한 작용을 유도한다. 예를 들어, 핫 필라멘트 플라즈마 방전 작업편 표면들이 플라즈마 활성된 반응 기체에 의해 반응적으로 에칭되거나 세정되면 동일한 상황이 발생할 수 있다.

보통, 캐소딕 아크 방전에 대한 애노드(9) 뿐 아니라 핫 필라멘트 방전에 대한 애노드(9a)는 높은 전도성 물질, 보통 구리로 만들어지고 강하게 냉각된다.

도 3에 애노드 표면(21) 상에 고체의 덮개층(19)을 구비한 도 1 또는 2에 의한 애노드(9 또는 9a)의 일부가 개략적으로 도시되었다. 이러한 덮개층(19)은 언급된 바와 같이, 작업편 표면이 처리되는 동안 수신기의 반응 공간 PS 내에 고체가 형성되는 결과를 가져올 수 있다. 이러한 고체가 애노드(9,9a)의 재료의 특정 임피던스만큼 낮거나 실질적으로 낮은 특정 DC 임피던스를 갖는 물질이라면, 이러한 덮개층(19)은 도 1의 구현예에서 아크 방전과 같이 또는 도 2에서 핫 필라멘트 방전과 같이 작업편 표면을 처리하는데 설정된 플라즈마 방전에 영향을 주지 않거나 작은 영향만을 준다.

반면에, 언급된 덮개(19)가 애노드의 재료보다 명백히 더 높은 특정 DC 임피던스를 갖는 물질이라면, 이러한 덮개의 발생 및 그것의 시간에 대한 성장은 언급된 바와 같이 플라즈마 방전이 파괴될 때까지 언급된 플라즈마 방전 특성들을 계속적으로 변화시킨다.

도 4에 도 3과 동일한 도식 표현이 도시되었는데, 애노드 표면(21)의 적어도 선택된 표면 영역들(21_S) 상에 이러한 고체의 증착을 피하기 위한 본 발명에 의한 일반적인 접근이다. 도 4에 의하면, 애노드 표면(21)의 적어도 하나의 영역(21_S) 을 따라 구별된 차폐 플라즈마(25)가 설정되는데, 언급된 선택된 영역(21_S)에 실질적으로 제한된 범위이다. 이러한 구별된 차폐 플라즈마는, 차후에 예를든 것과 같이, 애노드 표면(21)에 휘점(bright spot)으로서, 공정 동안 가시적이다. 놀랍게도, 애노드 표면(21) 영역을 따라 이러한 차폐 플라즈마(25)에 의해 이러한 영역들(21_S) 내에서 고체 증착의 발생은 회피된다. 언급된 영역들(21_S)에 인접하여 높은 임피던스 고체의 증착은 그럼에도 불구하고 도 4에 도시된 바와 같이 발생하지만, 이러한 증착은 고 전도성 애노드 표면 영역들(21_S) 상에 고 전도성 차폐 플라즈마(25)에 의해 전기적으로 연결되는데, 실질적으로 오염되지 않게 유지되고 따라서 방전 전류에 대하여 표현된 실질적으로 안정한 낮은 특정 DC 임피던스에서 실질적으로 애노드 재료가 다양하지 않다. 처리 플라즈마 방전의 방전 전류는 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이 ID에 의해 낮은 임피던스 영역들(21_S) 위에 농축된다.

도 4 및 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이 적어도 하나의 애노드 표면(21)의 구별된 영역(21_S)을 따라 차폐 플라즈마(25)를 실현하는 제 1의 구현예에서, 애노드 표면은 적어도 하나의 캐비티(27)와 구상된다.

본 발명의 기술을 통해 언급된 캐비티들은 3-100mm의 가장 작은 단면 치수 W 및 치수 W의 적어도 절반인 깊이 T를 갖도록 이해된다. 이는 또한 본 발명의 의미에서 "캐비티"로 명백하게 이해된다.

이에 의해, 도 5에서 캐비티(27)의 경계인 표면 및 도 5에서 굵은 선으로 도시된 것은 도 4의 영역(21_S)이고, 이를 따라 차폐 플라즈마가 설정된다.

도 1 또는 도 2에 의한 공정에 의해 작업편 표면의 바람직한 처리는 바람직한 공정 파라미터 세트 P를 설정하여 설정되는데 공정 파라미터들은 반응 공간 PS 내에서 기체 또는 기체 혼합물 형태, 그 안에서 이러한 기체들의 압력 또는 각각의 부분압들, 표면 처리에 이용된 플라즈마 방전의 특성들 및 캐소딕 아크 방전 공전에서 캐소드(7)로부터 재료를 증발시킴으로써 공정 공간 내로 유리된 고체 재료의 우세한 특성들을 포함한다.

공정 파라미터들의 주어진 세트 Pi에 대하여, 도 5의 캐비티(27)에 대한 기하학적인 치수들의 더 좁은 범위가 존재하는데, 차폐 플라즈마는 애노드 표면(21)의 표면 영역(21_S)을 따라 캐비티(27) 내에 설정된다. 캐비티(27)는 가장 작은 단면 범위 W, 가장 긴 단면 범위 L 및 깊이 T에 의해 실질적으로 정의된다. 캐비티(27) 내에서 언급된 차폐 플라즈마를 설정하기 위해 아주 중요한 것은 범위 W이다.

상술된 바와 같이 공정 파라미터들의 구별된 세트 Pi에서 캐비티(27) 내에서 차폐 플라즈마의 발정을 유도하는 물리적인 메커니즘은 오늘날 정확히 알려지지 않았다. 따라서, 캐비티(27)에 대한 적절한 기하학적인 치수화를 설정하기 위한 하나의 접근은 오늘날 실험에 의해 수행된다. 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 하나 이상의 캐비티 세트(27a, 27b....)를 갖는 애노드(9,9a)가 마련된다. 이러한 캐비티들(27a, 27b....)은 개략적으로 도시된 바와 같이 그것들의 기하학적인 치수 W 및/또는 T에 대하여 궁극적으로 서로 다르다. 예를 들어, 이러한 애노드를 갖는도 1 또는 2에 의한 것과 같은 공정 배열이 설정되는데, 바람직한 공정 파라미터 세트 Pi가 설정되어 바람직한 방식으로 기판 또는 작업편들의 표면을 처리한다. 작동 동안 서로 다른 캐비티들(27a, 27b...)에서 차폐 플라즈마가 발생되는 것을 가시적으로 볼 수 있다. 공정 이후에 이것은 고체의 증착이 캐비티들에서 발생하지 않는 것을 검사하여 인식될 수 있다. 바람직한 공정 파라미터 세트 Pi에서 발생된 차폐 플라즈마에서 하나 또는 하나 이상의 캐비티를 발견하여, 언급된 파라미터 세트 Pi에서 연속적인 공정에 대한 애노드 표면은 하나 또는 하나 이상의 치수화된 캐비티를 제공하여 차폐 플라즈마가 발생된다.

캐소딕 아크 방전에 대하여 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이 구상된 애노드가 도 7에 도시되었다. 원통형의 캐비티들에서 유효 W=L이다. 애노드 표면이 다중의 서로 다르게 테일러된 캐비티들로 제공된다.

바람직한 처리 공정은 하기 공정 파라미터 세트로 설정된다:

ㆍ캐소드 재료: 알루미늄(70 at%)-크로뮴(30 at%)

ㆍ작업 기체: 아르곤 기체는 유동하지 않음

ㆍ반응 기체: 산소 기체는 400 sccm으로 유동

ㆍ산소의 부분압력: 0.8 Pa

ㆍ방전 전류: 180A

도 7의 애노드는 도 1의 처리 장치 내에 장착되는데, 지시된 공정 파라미터 세트로 작동된다.

도 8에 언급된 공정 파라미터에 의한 공정 동안 도 7의 애노드에 대한 사진이 도시되었다. 임의의 캐비티들(27_o)에서 어떠한 차폐 플라즈마도 설정되지 않고 다른 캐비티들(27a, 27b)에서 서로 다른 강도의 차폐 플라즈마가 설정된다는 것이 명백하게 보여진다. 따라서, 캐비티의 치수 W는 차폐 플라즈마에 대하여 설정됨을 알 수 있다. 지시된 공정 파라미터의 세트로 공정에 대하여 사용된 애노드는 따라서 치수 W의 캐비티들로 제공되는데, 이는 캐비티들(27b 또는 27c)에 의한 차폐 플라즈마를 유도한다.

이러한 양상하에서, 도 7의 서로 다르게 치수화된 캐비티들의 선택을 구비한 애노드는 한편으로는 테스트 애노드로 불리울 수 있다. 다른 한편으로 이러한 애노드는 공정 파라미터의 서로 다른 세트 P에서 각각의 장치 내에서 공정이 유연하게 작동하도록 고려될 때 적용될 수 있다. 이러한 경우에 우세한 공정 파라미터 세트 P를 갖는 우세한 공정은 애노드 표면 내에서 그것들의 캐비티들을 자동적으로 선택하여 그것들의 기하학적인 치수와 맞는 차폐 플라즈마를 설정한다.

원형 단면을 갖는 캐비티들임에도 불구하고 이러한 캐비티들이 용이하게 제조될 수 있기 때문에 공정 공간 PS에 대한 개구부는 좋은 구현예들이다. 이러한 캐비티들의 형태가 원형 또는 원통형으로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 그것들의 단면은 또한 정사각 또는 사각 등일 수 있다. 또한, 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 캐비티의 단면 영역은 범위 W 보다 실질적으로 더 큰 하나의 범위 L을 가질 수 있다. 이에 의해, 이러한 캐비티는 슬릿-형태일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 슬릿-형태의 캐비티 L의 길이 범위가 범위 W보다 실질적으로 더 크게 만들어지면, 차폐 플라즈마는 이전에 예견되지 않았던 슬릿 캐비티를 따라서 서로 다르게 분리된 영역으로 설정되도록 발생할 수 있다.

서로 다르게 치수화된 캐비티들을 갖는 애노드의 실험에 의하면 공정 공간 내에서 기체 또는 기체 혼합물의 전체 압력이 낮아질 때 증가하는 W를 갖는 원통형 캐비티들이 차폐 플라즈마에 대하여 설정된다는 경향이 인식된다.

만일 예를 들어, 50A 에서 200A의 범위의 방전 전류, 0.4Pa와 2.5Pa 사이의 산소 부분압이 설정되면, 직경 W가 50mm이고 길이 T가 38mm인 원통형 캐비티가 전체 공정 파라미터 범위에서 차폐 플라즈마에 대하여 설정된다. 다른 한편으로, 동일한 깊이이지만 직경 W가 30mm인 원통형 캐비티는 약 2Pa의 부분압에서만 차폐 플라즈마를 발생시킨다. 이러한 부분압 이하에서 어떠한 차폐 플라즈마도 형성되지 않는다. 따라서, 실제로 캐비티는 약 50mm의 직경으로 테일러되어 언급된 범위 즉, 공정 파라미터들의 상대적으로 큰 윈도우내에 활성화된 언급된 범위 내에서 공정 파라미터들을 변화시키도록 또한 안정한 공정을 보장할 수 있다.

도 9에 도 6 내지 8에 의한 개념을 따르는 애노드가 개략적으로 도시되어있는데, 이는 선형 애노드 형태이다. 도 7에서, 애노드에 대한 냉매를 적용하는 채널은 미도시되었고, 도 9에 보통은 물인 액체 냉매에 대한 유입부 및 방출부(30)가 도시되었다.

다른 실험들은 도 5에 의한 W,L의 치수화 뿐 아니라 깊이 T 또한 차폐 플라즈마가 각각의 캐비티 내에 설정되었는지 또는 그렇지 않은지에 대하여 결정지을 수 있음을 보여준다. 이제까지 실험들은 깊이 T가 더 작은 치수 W 또는 더 큰 것의 대략 50%로 선택될 수 있다는 경향을 보여준다. 도 5,6 및7에 의하면, 적어도 하나의 캐비티는 공정 공간 및 기판 홀더와 대면하는 애노드의 표면에 제공된다. 그럼에도 불구하고, 언급된 캐비티는 도 10a 및 10b에 대하여 도시된 바와 같이 캐소딕 아크 증발 애노드(9)에 대하여 27에서 다른 애노드 표면에 또한 적용될 수 있다.

두 개 이상의 동일하게 치수화된 캐비티들이 공정 파라미터들의 바람직한 세트 Pi에 대하여 애노드 표면에 제공되면, 공정 동안, 하나의 또는 다른 하나의 언급된 캐비티들에서 차폐 플라즈마는 소멸될 수 있다. 이것은 표면 처리의 균일성에 부정적인 효과를 줄 수 있다.

적절하게 테일러된 모든 캐비티 내에서 차폐 플라즈마가 안정되게 유지되게 하기 위한 하나의 가능성은 예를 들어, 탄탈륨 또는 텅스텐과 같은 고융점을 갖는 금속의 인레이(inlay)(22)를 도 5에 의한 각각의 캐비티들의 기초 B 표면상에 적용하는 것이다. 이러한 인레이들이 애노드에 제공된 냉각 시스템에 의해 효율적으로 냉각되는 것을 피하는 것은 그것들이 고정 동안 명백하게 가열되도록 유도하는데, 이는 차폐 플라즈마를 언급된 캐비티 내에 안정하게 유지하는 것을 보장한다.

바람직하게 모든 캐비티들 내에서 안정한 차폐 플라즈마를 보장하기 위한 다른 보다 바람직한 접근들은 다른 구현예들에 의해 연속적으로 논의될 것이다.

지금까지 요약하면, 차폐 플라즈마의 발생은 우세한 공정 파라미터 세트 P로 고정된 애노드 표면내의 적어도 하나의 캐비티의 적절한 기하학적인 치수화에 의해 야기되는 것으로 논의되었다. 이제 서로 다른 접근들이 차폐 플라즈마를 설정하는 것으로 논의되는데, 이는 이제부터 기술되는 접근과 조합될 수 있다.

도 11에 도시된, 도 6에 의한 표현에서, 애노드(9, 9a)의 애노드 표면(21)은 캐비티(27)를 갖는다. 자석 배열(29)에 의해 캐비티(27)를 통해 자기장 H가 설정된다. 이에 의해, 예를 들어, W_i, L_i, T_i인 공정 파라미터들 P의 범위가, 차폐 플라즈마가 발생되는 특정 치수를 갖는 캐비티에서 명백하게 확장된다는 것이 달성될 수 있다. 한편, 차폐 플라즈마의 발생의 안정성은 바람직한 공정 파라미터 세트로 고정된 동일하게 치수화된 캐비티들을 갖는 애노드 내에서 보장될 수 있고, 다른 한편, 캐비티들(27)은 바람직한 공정 파라미터 세트로부터 실질적으로 독립적으로 기하학적으로 테일러될 수 있다. 언급된 자기장을 인가함으로써 안정한 차폐 플라즈마가 바람직한 공정 파라미터 세트를 고정하도록 정확히 테일러 되지 않은 캐비티들 내에 발생할 수 있다. 따라서 유연성은 서로 다른 공정 파라미터 세트 P를 갖는 서로 다른 공정들에 대한 적어도 하나의 캐비티를 갖는 하나의 및 동일한 애노드를 적용하도록 획득되고, 그럼에도 불구하고 안정한 차폐 플라즈마가 캐비티들에서 발생하도록 보장한다.

도 12에 개략적으로 도시된 바와 같이, 자석 배열을 제어가능하게 설정함으로써, 특히 캐비티의 기하학적인 치수가 그 자체로는 우세한 공정에서 차폐 플라즈마의 생성을 자동적으로 유도하지 않는다면, 자기장 H를 제어가능하게 가변시켜 각각의 차폐 플라즈마의 발생을 스위칭하거나 제어하는 것이 가능하게 된다. 도 12에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이는 예를 들어, 제어가능한 전자기 배열(31)에 의해 자기장 H를 설정함으로써 실현될 수 있다.

다른 구현예에서, 캐비티 기하가 우세한 공정 파라미터들의 세트 P에 고정되지 않는다면 차폐 플라즈마는 애노드 표면의 캐비티 내에 다시 설정될 수 있다. 도 13에 의하면, 이는 캐비티를 통해 표면 처리에 이용되는 기체 또는 기체 혼합물의 적어도 일부를 가짐으로써 실현될 수 있다. 이에 의해, 기체 또는 기체 혼합물 G를 공정 공간 PS로 유입하는 기체 유입구(33)는 캐비티(27)의 벽 내에 제공된다. 도 11 및 12에서 자기장을 제공하는 효과와 유사하게, 특정 캐비티(27)에 대한 차폐 플라즈마의 발생을 보장하는 공정 파라미터들 P의 범위는 상당이 확장된다. 적어도 하나의 캐비티(27)를 구비한 애노드를 공정 파라미터들의 서로 다른 세트 P에 유연하게 적용하는 것이 가능해진다.

도 14에 도시된 바와 같이, 캐비티(27)를 통해 공정 공간 PS내로 예를 들어, 밸브(35)에 의해 기체 G의 흐름을 제어가능하게 가변시키고/가변시키거나 밸브(39)에 의해 기체 흡입구의 혼합물을 제어가능하게 가변시키는 것이 추가적으로 가능하다.

언급된 기체 유동 및/또는 기체 혼합물을 가변적으로 설정함으로써, 고려된 캐비티(27)에 차폐 플라즈마의 발생을 제어하는 것이 가능해진다.

캐비티의 기하학적인 치수로부터, 또는 반대로 우세한 공정 파라미터들 P의 세트로부터의 차폐 플라즈마의 발생의 명백한 독립성은 따라서, 도 11 및 14에 도시된 구현예들에 의해 달성된다. 추가적인 개선은 기체 G에 대한 유입구(33)와 공정 공간 PS 사이에서, 캐비티(27)내에 적어도 하나의 기체 주입 개구부(43)를 구비한 압력 단계(41)를 제공함으로써 달성된다. 주입 개구부(43)가 얼마나 크게 확장되는지에 의존하고 이런 개구부(43)를 통한 기체 유동 속도에 따라 차폐 플라즈마는 애노드 표면(21)에서 및/또는 압력 단계(41)의 기체 전달 튜빙(conducting tubing)(41a)내에서 및/또는 캐비티(27) 내에서 개구부(43)에 인접하여 발생한다.

각각의 구별된 캐비티들(27)에 제공된 압력 단계(41)를 구비한 도 13 또는 14의 구현예와 달리, 도 15는 다른 구현예를 개략적으로 도시하였는데, 캐비티는 공정 공간 PS에 대한 몇 개의 방출 개구부들(49)로의 기체 분산에 대하여만 사용될 수 있다.

이 구현예에서 표면 처리에 사용되는 기체 또는 기체 혼합물의 적어도 일부가 기체 방출 노즐들(49)로 분산되는 기체 분산 채널(gas distribution channel)(47)이 애노드(9,9a) 내에 제공되는데, 기체 방출 노즐들(49)을 통해 기체 G가 공정 공간 PS내로 유동된다. 차폐 플라즈마가 예를 들어 노즐 개구부들(49)에 인접하고 이 둘레의 PL에 개략적으로 도시된 바와 같이 설정된다.

보통, 애노드(9,9a)는 관례적으로 물인, 냉매에 의해 냉각되는데, 애노드(미도시)내의 냉각 채널 시스템을 따라 흐른다.

도 4 내지 15에 의하면, 애노드 표면을 따라,도 4의 21_S인, 특정 영역들이 생기는데, 이를 따라서 및 차폐 플라즈마에 기인하여, 고체는 증착되지 않고 애노드 표면 영역 21_p에 남는데, 여기에서 고체의 증착이 발생한다.

애노드 표면이 차폐 플라즈마가 설정되는 영역들 21_s를 갖고 차폐 플라즈마가 설정되지 않는 영역들 21_p를 갖도록 설정함에 따라, 이러한 애노드는 예를 들어, 고 저항 고체의 형성을 발생하지 않는 제 1의 공정에 유연하게 적용될 수 있다. 이에 의해, 애노드의 전체 표면이 이용되고, 이러한 공정 모드에 낮은 방전 전류 밀도를 유도한다. 이후에 및 추가적인 공정에서, 언급된 고체가 생성되면, 차폐 플라즈마는 미리 결정된 영역 21_S에서 설정된다. 따라서, 이러한 유형의 애노드는 언급된 고체가 생성되지 않는 공정 및 언급된 고체가 생성된 공정에 대하여 유연하게 적용될 수 있다.

반면에, 각각의 높은 특정 DC 임피던스의 언급된 고체가 형성되는 공정에 전용적으로, 예를 들어, 도 4에 의하면, 이러한 공정 동안 언급된 고체로 코팅되는 애노드의 모든 표면 영역들 21_p은 방전 전류에 대하여 불활성이다. 따라서, 이러한 공정에 대하여 애노드는 적어도 실질적으로 차폐 플라즈마가 설정되는 영역들 21_s로 구성된 애노드 표면을 갖는 것으로 생각된다. 이러한 애노드들(9,9a)의 구현예들은 도 16a), b)에 개략적으로 도시되었다.

도 16a)에 의하면, 단일 캐비티 애노드(51)가 제공되어 애노드 표면은 적어도 실질적으로, 21b에서 경계 영역들의 측면에, 캐비티(27)의 표면 21_s에 의해 형성된다. 도 16b)에 다중 캐비티 애노드(53)가 다시금 개략적으로 도시되었는데, 애노드 표면은 실질적으로 캐비티 표면들(21_s)로 구성되었고, 따라서 차폐 플라즈마가 표면에 설정된다.

본 발명은 기판 또는 작업편 표면상의 층들을, 특히 적어도 하나의 질화물, 붕화물, 탄화물, 금속 산화물, 특히 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금 또는 이들의 혼합물을 PVD 또는 PECVD 증착하는 것에 특히 적절하다.

Claims

진공 수신기 내에 공정 공간을 제공하는 단계로서, 공정 공간 내에 금속 애노드 표면을 구비한 애노드 및 캐소드가 있고, 상기 금속은 제 1의 특정 DC 임피던스(first specific DC impedance)를 설정하는(establishing), 진공 수신기 내에 공정 공간을 제공하는 단계;
바람직한 압력 또는 바람직한 부분압에서 기체 또는 기체 혼합물의 대기를 상기 공정 공간 내에 설정하는 단계;
상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 DC 구성요소(DC component)를 포함하는 전기 공급 신호(electric supply signal)를 인가함으로써 상기 공정 공간에 플라즈마 방전을 발생시키는 단계;
상기 플라즈마 방전에 의해 표면을 처리하는 단계로서, 이에 의해 상기 공정 공간 내에 상기 제1의 특정 DC 임피던스보다 더 높은 제 2의 특정 전기 DC 임피던스를 갖는 고체(solid)를 발생시키는, 상기 플라즈마 방전에 의해 표면을 처리하는 단계를 포함하는 처리된 표면의 제조방법에 있어서,
상기 적어도 하나의 영역 상에 구별된 차폐 플라즈마(distinct shielding plasma)를 발생하여 상기 고체로부터 차폐된 상기 애노드 표면의 적어도 하나의 영역을 설정하며, 그 범위는 상기 적어도 하나의 영역으로 실질적으로 제한되는 것을 특징으로 하는 처리된 표면의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 공정 공간으로 노출된 개구부를 갖는 캐비티의 표면 영역으로서 상기 차폐된 영역을 테일러링(tailoring)하여 상기 차폐 플라즈마를 발생하는 단계 및 상기 캐비티를 각각 치수화(dimensioning)하여 상기 캐비티 내에 상기 구별된 차폐 플라즈마를 배타적으로(exclusively) 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 공정 공간으로 노출된 개구부를 갖는 캐비티의 표면 영역으로서 상기 차폐된 영역을 테일러링하여 상기 차폐 플라즈마를 발생하는 단계 및 상기 캐비티 내에 자기장을 설정하여 상기 구별된 차폐 플라즈마를 상기 캐비티 내에 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 공정 공간으로 노출된 개구부를 갖는 캐비티의 표면 영역으로서 상기 차폐된 영역을 테일러링하여 상기 차폐 플라즈마를 생성하는 단계 및 상기 캐비티를 통해 상기 공정 공간으로 상기 기체 또는 상기 기체 혼합물의 적어도 일부를 유입함으로써 상기 캐비티 내에 상기 구별된 차폐 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 애노드 표면에 적어도 하나의 유입 개구부(inlet opening)를 통해 상기 기체 또는 상기 기체 혼합물의 적어도 일부를 상기 공정 공간 내로 주입하여 상기 차폐 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 구별된 차폐 플라즈마는 상기 애노드 표면상에서 상기 적어도 하나의 유입 개구부에 인접하여 그 주변에 플라즈마를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 차폐된 영역에 의해 적어도 실질적으로 상기 애노드 표면을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 차폐된 적어도 하나의 영역에 인접한 확장된 영역을 구비한 상기 애노드 표면을 제공하는 단계를 더 포함하여 상기 고체가 생성되지 않는 동안 표면의 처리를 유연하게 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 차폐된 영역의 하나 이상을 제공하는 단계 및 상기 하나 이상의 차폐된 영역의 일부에 상기 구별된 차폐 플라즈마를 선택적으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8항에 있어서, 상기 방법은 상기 표면의 우세한 공정을 규정하는 파라미터들의 세트에 의존하여 상기 선택을 자동적으로 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2, 3, 6항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 청구항 제 4항 또는 5항을 인용하지 않고, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 캐비티의 적어도 하나를 통해 상기 공정 공간 내로 상기 기체 또는 기체 혼합물의 적어도 일부를 유동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2항 내지 4항, 6항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 기체 또는 기체 혼합물의 적어도 일부를 상기 캐비티로, 그리고 상기 캐비티로부터 압력 단계(pressure stage)를 거쳐 상기 공정 공간 내로 유동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 거의 200V의 공급 전압에 의해 상기 플라즈마 방전을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 전압은 거의 100V로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면의 상기 처리는 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 표면의 상기 처리는 적어도 하나의 질화물, 붕화물, 탄화불, 금속 산화물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 재료로 코팅하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서, 상기 재료는 알루미늄을 포함하거나 알루미늄으로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 캐소딕 아크 방전(cathodic arc discharge)의 하나로서 및 핫 필라멘트 캐소드(hot filament cathode)를 사용하는 글로우 방전(glow discharge)의 하나로서 상기 플라즈마 방전을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 애노드 내에서 냉매 채널 시스템(cooling medium channel system)을 통한 냉매 유동(cooling medium flowing)에 의해 상기 애노드를 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
캐소드 및 애노드를 포함하는 플라즈마 방전 소스를 갖는 진공 플라즈마 소스(vacuum plasma source)로서, 상기 애노드는 애노드 표면 및 상기 애노드 표면 내에 적어도 두 개의 캐비티들을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 19항에 있어서, 상기 애노드 표면은 상기 적어도 두 개의 캐비티들에 인접한 확장된 표면 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 19항에 있어서, 상기 애노드 표면은 실질적으로 상기 적어도 두 개의 캐비티들의 표면으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 19항 내지 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 표면은 상기 적어도 두 개의 캐비티들의 적어도 하나 이내에 인접한 기체 유입구(gas inlet)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 22항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 캐비티들의 상기 적어도 하나는 상기 기체 유입구와 상기 애노드 표면의 주변(surrounding) 사이에서 상기 기체에 대한 압력 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 19항 내지 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 플라즈마 소스는 상기 적어도 두 개의 캐비티들의 적어도 하나에 인접하여 상기 적어도 두 개의 캐비티들의 적어도 하나 이내에 자기장을 생성하는 자석 배열을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 24항에 있어서, 상기 자석 배열은 상기 자기장을 제어가능하게 가변적으로(controllably variable) 발생하도록 제어가능한 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 19항 내지 25항 중 어느 하나에 있어서, 상기 적어도 두 개의 캐비티들은 서로 다른 기하학적 치수들을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
캐소드 및 애노드를 포함하는 플라즈마 방전 소스를 갖는 진공 플라즈마 소스로서, 애노드는 애노드 표면을 포함하고, 상기 애노드 표면은 그 안에 적어도 하나의 캐비티 및 상기 적어로 하나의 캐비티에 인접한 확장된 표면 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 27항에 있어서, 상기 진공 플라즈마 소스는 상기 적어도 하나의 캐비티 내에 인접한 기체 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 28항에 있어서, 상기 적어도 하나의 캐비티는 상기 기체 유입구와 상기 애노드 표면의 주변 사이에 압력 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 27항 내지 29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 플라즈마 소스는 상기 적어도 하나의 캐비티에 인접하여 상기 적어도 하나의 캐비티 내에 자기장을 생성하는 자석 배열을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 30항에 있어서, 상기 자석 배열은 제어가능하여 상기 자기장을 제어가능하게 가변적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 27항 내지 31항에 있어서, 상기 진공 플라즈마 소스는 적어도 두 개의 상기 캐비티들을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 32항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 캐비티들의 적어도 두 개는 기하학적으로 서로 다르게 치수화된 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
캐소드 및 애노드를 구비한 플라즈마 방전 소스를 갖는 진공 플라즈마 소스로서, 애노드는 애노드 표면을 포함하고, 상기 애노드 표면은 적어도 하나의 캐비티 및 상기 캐비티에 인접한 기체 유입구(gas inlet)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 34항에 있어서, 상기 진공 플라즈마 소스는 상기 기체 유입구와 상기 애노드 표면의 주변 사이에 압력 단계(pressure stage)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 34항 또는 35항에 있어서, 상기 애노드 표면은 상기 적어도 하나의 캐비티에 인접한 확장된 표면 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 34항 내지 36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 표면은 실질적으로 상기 적어도 하나의 캐비티로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 34항 내지 37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 캐비티에 인접하여 상기 적어도 하나의 캐비티 내에 자기장을 발생하는 자석 배열이 제공되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 38항에 있어서, 상기 자석 배열은 제어가능하여 상기 자기장을 제어가능하게 가변적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 34항 내지 39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 플라즈마 소스는 상기 캐비티들의 적어도 두 개를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 40항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 캐비티들의 적어도 두 개는 서로 다르게 치수화된 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 19항 내지 41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 및 캐소드는 DC 구성요소에 의해 출력 신호를 발생하는 전기적 공급 유닛(electrical supply unit)에 작동적(operationally)으로 연결된 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 42항에 있어서, 상기 DC 구성요소는 거의 200V의 전압에서 적어도 50A의 전류인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 19항 내지 43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 플라즈마 소스는 상기 애노드 내에 냉각 도관 시스템(cooling conduit system)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 19항 내지 44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마 방전 소스는 캐소딕 아크 방전 소스(cathodic arc discharge source)인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.
제 19항 내지 45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마 방전 소스는 핫 필라멘트 캐소드 방전 소스(hot filament cathode discharge source)인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 소스.