KR20240019088A - 플라즈마 처리를 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 애퍼처(23)를 제공하는 디퓨저 패널을 형성하는 적어도 하나의 벽(13)에 의해 이송 방향(5)을 가로지르는 방향으로 한정되는 처리 구역을 통해 이송 방향(5)을 따라 이동하는 기판(21)을 플라즈마 처리하기 위한 방법 및 대응하는 디바이스에 관한 것이다. 플라즈마는 상기 애퍼처(23)을 통해 처리 구역 내로 도입되고 애퍼처(23)에 연결된 플라즈마 소스에 의해 생성된다. 상기 벽(13)을 따라 그리고 적어도 부분적으로 애퍼처(23) 주위에 그리고 상기 애퍼처(23)에 인접하게 연장되는 다극 커스프 자기장이 생성되어, 상기 애퍼처(23)를 통해 처리 구역으로 진입하는 상기 플라즈마가 상기 처리 구역에서 상기 벽(13)을 따라 분포된다.

Description

플라즈마 처리를 위한 방법 및 디바이스

본 발명은 기판의 플라즈마 처리를 위한 디바이스에 관한 것이다. 디바이스는, 처리 구역을 구비하고 또한 처리될 기판이 처리 구역을 통해 이동되는 처리 방향을 제공하는 밀폐 인클로저를 갖는 진공 챔버를 포함한다. 이러한 처리 구역은 밀폐 인클로저의 측벽에 의해 처리 방향을 가로지르는 방향으로 한정된다. 이러한 측벽 중 적어도 하나는 플라즈마가 처리 구역으로 진입할 수 있게 하는 개구를 갖는다. 개구는 처리 구역 외부에 있는 플라즈마 소스에 연결되어, 플라즈마 소스에 의해 생성된 플라즈마가 이러한 개구를 통해 처리 구역으로 진입할 수 있다.

본 발명은 일반적으로 기판의 플라즈마 처리, 특히 플라즈마 강화 기상 증착(PECVD; plasma enhanced vapor deposition)에 의한 세정, 가열 또는 코팅을 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 본 발명의 디바이스 또는 방법에 의해 처리될 기판은 예를 들어 스트립, 시트, 와이어, 거더, 플레이트 또는 모든 유형의 단면을 나타내는 프로파일 등의 형태의 금속 제품이다. 기판 또는 제품은, 지지부에 배치되거나 예를 들어 금속 후크 또는 바구니에 의해 운반되는 부품을 또한 포함할 수 있다. 기판은 예를 들어 롤러 뱅크, 컨베이어 또는 모노레일 이송 시스템과 같은 이송 시스템에 의해 처리 영역을 통해 이송된다.

본 발명에 따르면, 한 개 또는 여러 개의 플라즈마 소스가 밀폐 인클로저의 측벽에 제공되는 자기 다극 플라즈마 밀폐부와 결합된다. 이러한 측벽은 처리 방향에 바람직하게는 실질적으로 평행하고 그러한 방향을 가로지르지 않는다.

이러한 설계는 다른 가능한 조합에 비해 두 가지 중요한 이점을 제공한다. i) 처리 방향을 따라 이동하는 제품 또는 기판을 보다 균일하게 처리할 수 있는 상기 처리 방향을 따르는 처리 구역에서 보다 양호한 플라즈마 균일성, ii) 플라즈마 밀폐 영역 외부의 기생 방전(parasitic discharge)을 억제할 수 있는, 처리 방향을 따르는 플라즈마 밀폐부 영역 말단에서 플라즈마 밀도의 더 빠른 붕괴. 플라즈마 밀폐 영역 외부의 기생 방전은 플라즈마 밀폐 영역에서 애노드가 사용될 때 구동 제품이 진공 챔버의 내부 벽과 동일한 전위, 보다 구체적으로 접지 전위에 있는 플라즈마 프로세스에서 심각한 문제이다. 특히 애노드에 대한 제품의 바이어스 분극을 갖는 제품 에칭 또는 PECVD 코팅의 경우에도 마찬가지이다.

다극 자기 커스프(MMC; multipolar magnetic cusps)와 플라즈마 소스, 특히 유도 소스(예를 들어, 이온 소스를 설명하는 US 8,436,318 참조)의 조합 뿐만 아니라 방전 프로파일을 더 균일하게 하는 MMC의 효과는 당업자에게 잘 공지되어 있다(예를 들어, J. Hopwood, C. R. Guarnieri, S. J. Whitehair, J. J. Cuomo, "Langmuir probe measurements of a radio frequency induction plasma", J. Vac. Sci. Technol. A11(1), Jan/Feb (1993)152 참조). MMC 어셈블리는 이온 소스의 경우 이온 그리드 광학 장치가 고정되거나 플라즈마 소스의 경우 기판이 놓이는 MMC 밀폐 구역의 출구에서 균일한 플라즈마 밀도를 얻기 위해 항상 플라즈마 소스의 애퍼처를 완전히 둘러싼다. 이러한 구성은 일반적으로 장치 아래에 고정되어 있는 정적 기판을 처리하는 데 사용된다.

플라즈마 발생기로서 패널을 MMC 및 전자 소스와 결합하는 것도 당업자에게 공지되어 있다(예를 들어, K.N. Leung, T.K. Samec, A. Lamm, "Optimization of permanent magnet plasma confinement", Physics Letters, 51A (1975) 490 참조).

본 발명은 처리 영역을 통해 이동하는 기판이 이러한 처리 영역 내에 배열된 한 개 또는 여러 개의 마주보는 애노드에 대해 바람직하게는 주기적인 신호로 연속적으로 또는 불연속적으로 음으로 분극화되는 종래 기술에 의해 개시된 바와 같은 플라즈마 처리를 위한 방법 및 디바이스의 개선이다. 예를 들어, US 6,933,460에는 플라즈마가 자기 거울에 의해 제한되는 처리 영역을 가로지르는 기판에 대한 플라즈마 처리 방법이 설명되어 있다. 문헌 US 8,835,797은 여러 안테나, 또는 패러데이 차폐를 통해 유도 결합함으로써, 오염으로부터 인덕터를 보호함으로써, 그리고 시스템의 애노드가 됨으로써 플라즈마가 생성되는 처리 영역을 가로지르는 기판에 대한 플라즈마 처리 방법을 개시한다.

이러한 플라즈마 처리 방법은 처리할 기판이 한 개 또는 여러 개의 전극과 기판 사이에서 기판 표면에 가까이에 전기 방전이 생성되는 처리 영역을 제공하는 진공 챔버를 통해 주어진 방향으로 이동한다는 공통점이 있다.

한 개 또는 여러 개의 애노드와 관련하여 음으로 분극화된 기판의 이러한 플라즈마 처리 방법이 목표로 하는 일반적인 적용은 다음과 같다:

i) 진공 증착 기술에 의해 후속적으로 도포되는 코팅의 접착을 촉진하기 위해 자연 표면 금속 산화물 및 표면 탄소 오염층과 같은 기판 상의 오염층을 제거하고,

ii) 대기압 미만의 압력에서 가스와 같은 반응성 물질을 처리 영역에 첨가할 때 금속 제품을 어닐링하거나 기판과의 확산 또는 반응에 의한 표면 화합물의 형성을 보장하기 위해 기판을 가열하고,

iii) 처리 영역에 도입된 반응성 가스의 플라즈마 분해, 즉 PECVD에 의해 기판을 코팅한다.

일반적으로, 위의 방법은 충분히 전도성이 있는 모든 기판에 적용할 수 있으므로, 저합금강, 스테인리스강, 알루미늄, 구리 및 기타 금속으로 만든 모든 기판에 적용할 수 있지만, 얇은 전기 절연층으로 코팅된 전기 전도성 기판에도 적용할 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 본질적으로 진공 증착 방법에 의해 코팅하기 전에 또는 고진공 코팅 공장에서 금속 스트립을 PECVD 처리하기 전에 금속 스트립을 전처리하는 것을 목표로 하는 산업적 적용을 위해 개발되었다.

종래 기술의 문제점

위에 인용된 종래 기술을 참조하면, 스트립, 시트, 와이어 또는 코드와 같은 금속 제품의 연속 처리의 경우 항상 그렇듯이 기판이 접지 전위로 유지되면, 접지된 진공 챔버에 애노드가 존재하며, 후자는 안전상의 이유로 항상 접지되어 있으며 진공 용기의 벽이 방전 전자를 위한 정전기 반사판, 즉 플라즈마 형성을 허용하는 중공 캐소드를 구성하기 때문에 일반적으로 기생 플라즈마의 영향을 받는다.

이의 단점은 벽이 이온 충격을 받는다는 것이고, 이는 내부 벽의 침식 및 가열뿐만 아니라 중요한 전력 손실과 진공 용기의 벽에서 스퍼터링된 재료에 의한 제품 오염을 의미한다.

이러한 단점을 극복하기 위해 일반적으로 채택되는 해결책은 전기 절연체에 고정된 금속 패널을 사용하여 진공 챔버의 내부 벽을 전기적으로 절연하거나 차폐하는 것이다. 그러나, 이로 인해 피드스루가 전기 절연층이나 차폐 패널도 가로질러야 하고 진공 펌핑 포트도 전기적으로 절연되거나 차폐되어야 하면서도 높은 진공 펌핑 속도를 허용해야 하기 때문에 진공 챔버 설계가 더 복잡해진다.

본 발명에 의해 해결된 종래 기술의 두 번째 단점은 특히 플라즈마 처리 영역에 예를 들어 스트립 또는 와이어와 같이 연속적으로 작동하는 제품의 플라즈마 처리에 대해 제품의 사전 제거 없이는 유지보수를 위해 플라즈마 처리 장비를 제거할 수 없다는 것이다. 이는 분명하게 자기 거울에 사용된 자석이 제품을 완전히 둘러싸는 US 6,933,460의 디바이스와 처리 중에 패러데이 차폐 및 인덕터가 제품을 또한 둘러싸는 US 8,835,797의 장치에 대한 경우이다.

본 발명이 해결책을 제공하는 종래 기술의 세 번째 단점은 처리 영역에서 횡단 방향을 따르는 불균일한 처리 문제이다. 이는 처리할 제품이 이동 방향보다 이동 방향을 가로지르는 방향으로 더 먼 거리에 걸쳐 연장될 때, 예를 들어 평행 와이어, 넓은 스트립 또는 컨베이어에 의해 처리 영역으로 이송되는 플레이트와 같이 여러 제품을 동시에 처리할 때 특히 중요하다. 특히 아킹 가능성을 줄이기 위해 US 8,835,797에 설명된 것과 같은 플라즈마 처리 구성이 사용될 때의 경우이다. 실제로, 이러한 경우, 플라즈마는 제품을 둘러싸고 있는 인덕터와의 유도 결합에 의해 생성되고 분극화된 패러데이 차폐에 의해 보호된다. 유도 결합에 의해 활성화된 1차 전자에 의한 가스의 부피 이온화에 의해 플라즈마가 생성되고, 플라즈마 재결합이 본질적으로 표면에서 발생하는 경우, 플라즈마 밀도가 불균일한(방전의 중앙에서 최대값을 갖는 종 모양) 것은 잘 알려져 있다. 이는 특히 처리 영역의 단면의 폭 및 높이와 같이 기판의 구동 방향을 가로지르는 방향을 따라 나타난다. 따라서 국부적인 플라즈마 밀도에 따라 기판의 플라즈마 처리는 플라즈마 처리 영역의 폭 방향을 따라 균일하지 않으며 그러한 영역의 중앙, 즉 구동 제품에 의해 이동되는 방향을 따르는 중심축 위치에서 최대값을 나타낸다. 따라서, 플라즈마 처리 후 제품이 받는 선량은 구동 방향을 가로지르는 폭(또는 제품 단면 및 처리 영역 단면의 모양에 따른 높이)을 따라 달라진다.

제품이 받는 상대 선량은 일반적으로 제품 가장자리에서의 1의 비율로부터 구동 제품에 의해 이동되는 방향을 따르는 중심 축에서의 2의 비율까지 다양할 수 있다. 특히 대부분의 경우 ±5%의 최대 두께 변화가 허용되므로, 강 스트립 코팅이나 유리 코팅에서는 제품 폭 전체에 걸쳐 코팅 두께의 이러한 변화가 허용되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다.

유사하게, 이러한 종래 기술에 따르면, 밴드 또는 스트립에 적용되는 에칭 또는 가열 프로세스에서, 제품 중간의 온도 증가는 가장자리의 온도 증가의 두 배가 될 수 있으며, 이는 기계적 및 야금학적 이유로 허용될 수 없다.

종래 기술의 또 다른 단점은, 제품 폭이 처리 영역의 폭보다 훨씬 작고 제품이 처리 영역을 통해 구동할 때 가로지르는 방향을 따라 이동하는 경우, 프로파일이 영역에서 제품의 시간적 위치와 폭에 따라 달라지기 때문에, 플라즈마 밀도 프로파일이 시간에 따라 변한다는 것이다. 스트립의 폭이 길이에 따라 변하는 경우에도 마찬가지이다(강 스트립 처리에서 자주 발생함). 실제로, 처리 영역의 제품 영역은 전하 재결합을 위한 중요한 영역을 구성한다.

US 8,835,797에 의해 개시된 장치의 또 다른 단점은 에칭을 위해 적용되거나 PECVD 동안 처리된 제품을 직접 마주하는 안테나의 오염이다. 특히, 저합금강 에칭 중에, 스퍼터링된 철에 의한 안테나 또는 패러데이 차폐의 오염은 프로세스의 효율을 감소시킬 것이다. 철 오염층을 가열하는 데 더 많은 에너지가 소산됨에 따라, 플라즈마 생성에 사용할 수 있는 에너지도 그에 따라 감소한다. 프로세스의 지속 가능성에 더욱 중요한 것은 인근 안테나 사이의 간격이 오염되면 프로세스가 중단될 수 있다는 것이다.

본 발명은 처리 방향을 따라, 즉 처리 영역을 통과하는 기판의 이동 방향을 따라 플라즈마 밀도의 균일성을 개선할 수 있는 방법 및 디바이스를 제안함으로써 앞서 언급한 종래 기술의 단점을 극복하는 것을 목표로 한다. 또한, 본 발명의 의도는 처리 방향을 따라 처리 영역의 길이를 연장하여 이러한 길이가 처리 구역에서 이동하는 기판, 즉 제품 앞에 위치하는 플라즈마 소스의 직경보다 커지게 하는 것이다. 따라서, 주어진 선량(예를 들어 에너지 밀도 또는 코팅 두께)은 단지 구동 기판 또는 제품 앞에 있는 플라즈마 소스 애퍼처에 의해 정의된 길이보다 더 긴 프로세스 영역에서 얻어질 수 있으며, 이에 따라 실질적으로 동일한 작업 매개변수가 플라즈마 소스(들)에서 유지된다.

또한, 본 발명의 목적은 처리 방향을 가로지르는 방향으로 플라즈마 분포를 제어하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 애노드 또는 다수의 애노드 존재 시 보호되지 않은 내부 벽을 갖는 접지된 진공 용기에서 접지된 기판의 플라즈마 처리를 허용하기 위한 방법 및 장비 구성을 제안하는 것이고, 처리 영역 외부의 진공 용기 체적에서 기생 플라즈마가 발생할 가능성이 방지되고, 처리 영역의 극도로 높은 진공 펌핑 속도는 여전히 허용된다. 이는 처리될 구동 제품의 가스 방출이 중요해질 때 특히 중요하다. 예를 들어, 스트립 또는 호일과 같이 고속으로 구동하는 제품의 플라즈마 처리 중 수증기 가스 방출의 경우에도 마찬가지이다.

따라서, 본 발명은 다음을 제공하는 것을 목적으로 한다:

i) 구동 기판 주위에 분포된 플라즈마 소스만을 사용할 때 얻어지는 것보다 플라즈마 처리 영역에서 처리 방향을 따라 더 균일한 플라즈마 밀도 분포를 생성할 수 있는 방법 및 디바이스, 및

ii) 처리 영역의 일부 특정 위치에서 플라즈마 밀도를 측정한 후 피드백 신호에 따라 처리 방향을 가로지르는 방향을 따라 플라즈마 처리 영역의 국부적인 플라즈마 밀도 변화를 조절할 수 있는 방법 및 디바이스.

본 발명에 따르면, 방법 및 디바이스는 전도성 기판에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 절연 재료에 대한 일부 특정 개조를 통해 유리 플레이트 및 플라스틱 웹과 같은 전기 절연 기판에도 적용될 수 있다.

일반적으로, 본 발명에 따른 기판의 플라즈마-처리를 위한 디바이스는 처리 구역을 갖고 처리될 기판이 처리 구역을 통해 이동되는 처리 방향을 제공하는 플라즈마 밀폐 인클로저를 갖는 진공 챔버를 포함하는 디바이스에 관한 것이다. 처리 구역은 처리 방향을 가로지르는 방향으로 플라즈마 밀폐 인클로저의 측벽에 의해 경계가 정해지고, 이러한 측벽 중 적어도 하나는 플라즈마가 처리 구역으로 진입하는 것을 허용하기 위한 개구를 갖는다. 이러한 개구는 플라즈마 소스에 의해 생성된 플라즈마가 이러한 개구를 통해 처리 구역으로 진입할 수 있도록 플라즈마 소스에 연결된다.

본 발명에 따르면, 적어도 플라즈마가 진입할 수 있는 개구를 제공하는 상기 벽은 플라즈마 디퓨저 패널을 형성하기 위한 개구 주위에서 그리고 개구에 인접하여 이러한 벽을 따라 연장되는 다극 커스프 자기장을 생성하기 위한 수단을 제공한다.

바람직한 방식으로, 상기 다극 커스프 자기장을 생성하기 위한 수단은 처리 방향을 따른 상기 처리 구역의 길이에 실질적으로 대응하는 거리에 걸쳐 상기 처리 방향을 따라 연장된다.

유리하게는, 상기 다극 커스프 자기장을 생성하기 위한 수단은 처리 구역에 대해 상기 벽의 외부 측면을 커버하는 영구 자석 또는 전자석의 조립체를 포함한다.

디바이스의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 밀폐 인클로저는 바람직하게는 처리 구역의 대향 측면에서 상기 처리 방향에 평행하게 연장되는 적어도 두 개의 대향 벽을 갖고, 이러한 대향 벽 각각은 처리 구역에 대해 상기 벽의 외부 측면을 커버하는 영구 자석 또는 전자석의 조립체가 제공된 플라즈마 디퓨저 패널을 형성한다. 각 디퓨저 패널은 플라즈마가 처리 구역으로 진입하기 위한 상기 개구가 추가로 제공되며, 상기 개구에 인접하게 영구 자석 또는 전자석의 조립체가 제공된다.

본 발명에 따른 디바이스의 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전자 소스는 처리 구역에서 플라즈마의 밀도를 제어하기 위해 처리 구역 내에 제공된다.

본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 플라즈마 전류 측정 프로브는 상기 처리 방향을 가로지르는 방향을 따라 플라즈마 밀도를 제어하기 위해 상기 적어도 하나의 전자 소스와 협력하는 처리 구역 내에 제공된다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 상기 밀폐 인클로저는 상기 기판에 대한 입구 애퍼처에 의해 정의된 입구와 출구 애퍼처에 의해 정의된 출구를 가지며, 상기 애퍼처 각각은 처리 구역의 대향 측면에서 상기 처리 방향을 따라 연장되는 대응 관형 통로로 개방되고, 상기 관형 통로는 플로팅 전위로 유지되도록 전기적으로 절연된다.

본 발명은 또한 기판을 플라즈마 처리하기 위한 방법에 관한 것으로, 기판은 개구를 제공하는 디퓨저 패널을 형성하는 적어도 하나의 벽에 의해 처리 방향을 가로지르는 방향으로 한정되는 처리 구역을 통해 상기 처리 방향을 따라 이동된다. 상기 플라즈마는 상기 개구를 통해 처리 구역 내로 도입되고, 상기 플라즈마는 상기 개구에 연결된 플라즈마 소스에 의해 생성된다. 방법은, 상기 개구 주변에서 그리고 상기 개구에 인접하게 이러한 벽을 따라 연장되는 다극 커스프 자기장이 상기 개구를 통해 처리 구역으로 진입하는 상기 플라즈마가 처리 구역에서 상기 벽을 따라 분포되도록 생성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 추가 세부사항 및 장점은 본 발명에 따른 디바이스 및 방법의 일부 특정 실시형태에 대한 이하의 상세한 설명에서 제공될 것이다. 이러한 상세한 설명은 오로지 예시로서 제공되며 청구된 보호 범위를 제한하지 않는다; 이하에서 사용된 참조 번호는 첨부된 도면과 관련이 있다.
도 1은 금속 스트립의 두 개의 대향면을 처리하기 위한 제한된 플라즈마 처리 모듈을 포함하는, 본 발명에 따른 디바이스의 바람직한 실시형태의 개략적인 부분 투명 사시도이다.
도 2는 개선된 명확성을 위해 진공 챔버를 나타내지 않는, 도 1의 금속 스트립의 두 개의 대향면을 처리하기 위한 제한된 플라즈마 처리 모듈의 바람직한 실시형태의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 조립체를 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따라 구동 금속 스트립의 한 개의 면을 처리하도록 구성된 제한된 플라즈마 처리 모듈을 빠져 나오는 기판, 특히 제품의 개략적인 사시도이다.
도 5는 구동 스트립을 처리하도록 구성된 제한된 플라즈마 처리 모듈의 서브어셈블리의 내부 구조의 개략적인 사시도이다.
도 6은 밀폐 인클로저의 내부 벽을 향해 배향된 반대 극성(16N 및 16S)의 교대 열로 이루어진 개략적인 다극 자기 커스프를 도시하는 도 5의 제한된 플라즈마 처리 모듈의 서브어셈블리의 내부 구조의 개략적인 부분 투명 사시도이다.
도 7은 진공 챔버와 함께 도 2 및 도 3의 제한된 플라즈마 처리 모듈의 개략적인 단면 사시도이다.
상이한 도면에서, 동일한 참조 도면은 동일한 또는 유사한 요소를 나타낸다.

본 발명은 일반적으로 처리될 구동 제품의 횡단 방향에 걸쳐 균일한 플라즈마 밀도 프로파일을 생성하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

본 발명에 따른 디바이스의 바람직한 실시형태가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 디바이스는 처리 모듈(2)을 통해 이동하는 금속 스트립과 같은 연속 기판의 대향면을 처리하기 위한 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)을 포함하는 진공 챔버(1)를 포함한다. 도면의 명확성을 위해 금속 스트립은 도 1에 표시되지 않는다. 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)은 처리 또는 이송 방향(5)을 따라, 즉 입구 개구(3)로부터 출구 개구(4)를 따라 처리 모듈(2)을 통해 금속 스트립의 통과를 허용하는 입구 개구(3) 및 출구 개구(4)를 제공한다.

제한된 플라즈마 처리 모듈(2)의 내부는 모듈(2)의 벽에 의해 한정되는 처리 구역을 정의한다. 따라서, 제품 또는 금속 스트립과 같은 기판을 플라즈마 처리할 때, 제품은 입구 개구(3)를 통해 처리 구역으로 진입하고, 처리 구역을 횡단한 후, 처리 또는 이송 방향(5)을 따라 이동하면서 출구 개구(4)를 통해 이러한 구역을 벗어난다. 처리 구역은 본 명세서 전체에서 처리 영역 또는 플라즈마 밀폐 인클로저, 밀폐 영역 또는 밀폐 구역이라고도 불린다.

진공 챔버(1)의 대향측에는 플라즈마 처리 모듈(2)의 각 입구 개구(3) 또는 출구 개구(4) 앞에 입구 애퍼처(3') 및 출구 애퍼처(4')가 있다. 진공 챔버(1)는 입구 애퍼처(3') 및 출구 애퍼처(4')에서 연결 벨로우즈(7)를 통해 각각의 롤러 디바이스(6)에 연결된다. 따라서, 롤러 디바이스(6)는 진공 챔버(1)의 상류 및 하류에 제공된다. 두 개의 롤러 디바이스(6)에는 스트립의 전기적 접지를 보장하고 스트립을 지지하는 금속 스트립용 롤러(11)가 장착되어 있다.

도 1에 도시된 디바이스의 플라즈마 처리 모듈(2)은 연속적인 금속 스트립(21)과 함께 도 2, 도 3 및 도 7에 도시되어 있다. 모듈(2)은 두 개의 제한된 플라즈마 처리 모듈 서브어셈블리(2a 및 2b)를 포함한다. 도 5 및 도 6은 그러한 서브어셈블리(2a 또는 2b)를 나타낸다.

각 서브어셈블리(2a 및 2b)는 해당 플라즈마 소스(8)를 제공한다. 이러한 플라즈마 소스(8)는 각각 해당 커버 플랜지(9)에 고정된다. 서브어셈블리(2a 및 2b)의 이러한 커버 플랜지(9)는 진공 챔버(1)의 대향 벽을 구성한다(도 1 참조).

제한된 플라즈마 처리 모듈(2)의 내부는 펌핑 포트(10)를 통해 진공 챔버(1)의 내부와 연통한다. 따라서 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)의 내부 영역의 진공 펌핑은 이러한 포트(10)를 통해 달성된다. 도면에서 도시된 본 발명의 실시형태에서, 펌핑 포트는 입구 개구(3) 및 출구 개구(4) 각각의 바로 위와 아래에 제공된다. 도 3은 출구 개구(4) 위의 펌핑 포트(10)를 향하는 입구 개구(3) 위의 펌핑 포트(10)를 볼 수 있도록 상이한 각도에서 플라즈마 처리 모듈(2)을 도시한다.

도 7은 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)의 이송 방향(5)을 따른 수직 단면이다. 이러한 도면은 처리 구역에 고온 필라멘트(17), 측면 이온 전류 프로브(20a) 및 중앙 이온 전류 프로브(20b)의 존재를 도시한다. 이러한 프로브(20a 및 20b)는 열이온 방출기를 구성하는 고온 필라멘트(17)에서 전자 전류 및 전압의 피드백 제어를 허용한다.

구동 스트립의, 플라즈마 처리에 적합한, 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)의 서브어셈블리(2a 또는 2b)의 내부 구조가 도 5 및 6에 도시되어 있다. 도 2, 도 3 및 도 7의 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)은 입구 개구(3)와 출구 개구(4)가 두 개의 서브어셈블리(2a, 2b) 사이에 형성되도록 서로에 대해 대칭적으로 위치되는 두 개의 서브어셈블리(2a, 2b)를 포함한다.

각각의 진공 펌핑 포트(10)는 내부 금속 메쉬 또는 플라즈마 스크린(10a)과 외부 금속 메쉬 또는 플라즈마 스크린(10b)에 의해 커버되는 애퍼처에 의해 형성된다. 내부 및 외부 금속 메쉬 또는 플라즈마 스크린(10a 및 10b)은 바람직하게는 서로 평행하게 연장되며, 이에 의해 내부 메쉬 또는 스크린(10a)은 관련 서브어셈블리(2a 또는 2b)의 내부 측면에서 연장되고 외부 메쉬 또는 스크린(10b)은 서브어셈블리(2a 또는 2b)의 외부 측면을 향하게 된다. 내부 및 외부 금속 메쉬 또는 플라즈마 스크린(10a, 10b) 사이의 거리는 5mm보다 큰 것이 바람직하다. 펌핑 포트(10)는 반드시 그런 것은 아니지만 바람직하게는 플라즈마 밀폐 인클로저(15)의 입구 및 출구 개구(3, 4)에 가깝거나 인접하게 위치된다.

서브어셈블리(2a 및 2b)는 기판 또는 제품(21)에 대해 특히 양극으로 분극화되어 벽(13)이 제품(21)에 대해 애노드를 형성하는 금속 내부 벽(13)을 갖는다. 벽(13)은 내부 금속 메쉬 또는 포트(10)의 플라즈마 스크린(10a)에 전기적으로 연결되는 반면, 외부 금속 메쉬 또는 플라즈마 스크린(10b)은 플로팅 전위에 남아 있거나 일반적으로 접지된 진공 챔버(1)의 전위에 연결된다.

고온 필라멘트 열이온 방출기(17)는 각각의 내부 벽(13) 앞으로 그리고 이러한 벽(13)에 평행하게 연장된다. 각각의 방출기(17)는 벽(13)을 통해 연장되고 플라즈마 처리 모듈(2)의 외부에 고정된 각각의 커넥터(19)에 연결되는 두 개의 전기 피드스루(18)에 의해 지지된다. 도면에 도시된 본 발명의 실시형태에서, 방출기(17)는 이송 방향(5)에 평행하고 벽(13)에 가까운 처리 구역의 측면에서 연장된다. 그러나, 당업자에게는, 고온 필라멘트 방출기(17)가 이송 방향(5)에 평행하게 연장될 필요가 없다는 것이 자명하다.

고온 필라멘트 열이온 방출기(17)의 존재는 처리 방향(5)을 실질적으로 가로지르는 방향으로 플라즈마 밀도 프로파일을 조절할 수 있게 한다. 플라즈마 밀도 프로파일의 이러한 조절은 프로브(20a 및 20b)에 의한 플라즈마 전류 측정에 대응하는 피드백 신호에 따라 제어된 전류 및 제어된 전압에서 다극 자기 커스프(MMC) 부근의 플라즈마 처리 영역에 전자를 주입함으로써 실현된다. 이러한 프로브(20a, 20b)는 플라즈마 처리 영역의 일부 특정 위치에 고정되며 바람직하게는 이온 전류 프로브에 의해 형성된다.

다극 자기 커스프(MMC) 부근의 전자 방출기(17)를 프로브(20a 및 20b)와 결합하는 일부 이점은 다음과 같다.

i) 플라즈마 소스(들)가 있는 MMC 패널만 사용할 때보다 더 균일한 플라즈마 밀도 분포를 구현할 수 있다.

ii) 피드백 신호에 응답하여 이러한 독립 전자 소스(17)에 의해 이송 방향을 가로지르는 방향으로 이온화를 제어할 수 있는 가능성으로서, 이러한 피드백 신호는 이송 방향을 가로지르는 방향을 따른 실제 플라즈마 밀도 프로파일에 대응한다. 이러한 방식으로, 제품 변위 또는 처리 구역을 통과하는 구동 제품 폭의 변화로 인한 플라즈마 밀도 변화를 실시간으로 보상하는 것이 가능하다.

가능하게는 프로세스 잔여물이 응축되는 내부 벽(13)은 전기 절연 시트(14)에 의해 나머지 장비로부터 전기적으로 절연된다. 이러한 시트(14)는 벽(13)의 외부 측면을 따라 연장된다.

제한된 플라즈마 처리 모듈(2) 내부에 그리고 벽(13)에 인접하게 자기장을 생성하기 위해, 벽은 해당 벽(13)을 향하는 교번 극성을 갖는 자석에 의해 생성된 다극 자기 커스프에 의해 커버된다. 상기 절연 시트(14)는 바람직하게는 벽(13)과 대응하는 자석 사이에 제공된다. 벽(13)의 반대편에 있는 자석의 측면은 강자성 요크 플레이트 또는 자기 유도 차폐 플레이트에 의해 지지된다. 벽(13)은 예를 들어 구리 또는 알루미늄과 같은 비자성 재료로 만들어지며, 바람직하게는 수냉식이다.

도 6은 플라즈마 처리 모듈(2)의 서브어셈블리(2a 또는 2b)의 내부 구조를 도시하며, 다극 자기 커스프 배열체(16)는 반대 극성(16N 및 16S)의 극이 내부 벽(13)을 향해 배향되는 자석의 교대 열을 포함한다.

프로세스 가스는 이러한 효과를 위해 제공된 가스 노즐(12)을 거쳐 플라즈마 소스(8)를 통해 제한된 플라즈마 처리 모듈(2) 내로 도입된다.

도 4는 이송 방향(5)을 따라 처리 구역을 통해 이동하는 금속 스트립(21)에 의해 형성된 기판 또는 제품의 일 측면을 처리하도록 구성된 본 발명에 따른 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)의 실시형태를 나타낸다. 따라서, 모듈(2)은 제2 서브어셈블리(2b) 대신에 폐쇄 패널(22)에 장착되는 단일 서브어셈블리(2a)만을 포함한다. 따라서 스트립(21)에 대한 처리 구역은 이 패널(22)과 단일 서브어셈블리(2a)의 벽(13)에 의해 한정된다. 다극 자기 커스프 배열체가 없는 패널(22)의 존재는 패널(22)과 스트립(21) 사이에 플라즈마 형성을 방지한다.

따라서, 일반적으로, 본 발명은 적어도 하나의 플라즈마 디퓨저 패널과 결합된 하나 이상의 플라즈마 소스를 포함하는 플라즈마 처리 모듈(2)에 관한 것이다. 이러한 플라즈마 디퓨저 패널은 처리 구역을 향하고 따라서 모듈(2)의 상기 내부 벽(13)에 대응하는 온도 제어식 금속 차폐물을 제공한다. 디퓨저 패널, 즉 벽(13)은 처리될 제품의 상기 이송 방향(5)을 따라 연장된다. 바람직하게는, 패널은 이송 방향(5)에 평행하지만, 이것이 필수는 아니다. 패널이 처리 구역을 통해 이동하는 제품(21)의 경로를 가로질러서는 안 된다는 것은 분명하다. 따라서, 패널 또는 해당 벽(13)은 이송 방향(5)을 가로지르는 방향을 따라 치료 구역의 범위를 정한다.

플라즈마 디퓨저 패널은 처리 구역을 향하는 패널의 상기 금속 차폐 표면이 다극 자기 커스프(MMC)로 커버되도록 자기 유도장을 생성하는 요소 네트워크에 의해 커버된다. 플라즈마 처리 영역, 즉 벽(13)을 향하는 금속 차폐물은 처리 영역의 대향 측면에서 자기 유도장을 생성하는 상기 요소 네트워크로부터 전기적으로 절연된다. 이러한 전기 절연은, 예를 들어, 상기 절연 시트(14)에 의해 실현된다.

플라즈마 소스(8)는 해당 소스(8)에 의해 생성된 플라즈마가 처리 구역으로 진입하는 애퍼처(23)에 연결된다. 본 발명에 따르면, 상기 디퓨저 패널, 특히 상기 다극 자기 커스프는 플라즈마 소스(8)의 애퍼처(23)에 인접하게 연장된다. 바람직하게는, 다극 자기 커스프는 이러한 애퍼처(23)가 해당 디퓨저 패널에 개구를 형성하도록 이러한 애퍼처(23) 주위로 연장된다.

본 발명의 디바이스의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 요소 네트워크는 영구 자석의 조립체를 포함한다. 따라서, 이 영구 자석의 조립체에 의해 다극 자기 커스프가 생성된다.

바람직하게는, 처리 영역은 플라즈마 처리 영역이 관형이 되도록 상기 벽(13)에 의해 제품(21)의 운반 경로 주위에서 폐쇄된다. 따라서, 도 7에 도시된 디바이스의 실시형태는 이송 방향(5)에 실질적으로 평행하게 연장되는 벽(13)에 의해 이송 방향(5)을 가로지르는 방향으로 한정되는 관형 처리 영역을 제공한다.

도 7에 도시된 실시형태에서, 제품 스트립(21)의 표면 앞으로 연장되는 벽(13)은 해당 플라즈마 소스(8)에 의해 생성된 플라즈마가 이를 통해 처리 구역으로 진입하는 애퍼처(23)를 제공한다.

또한, 도 7의 이러한 실시형태에서, 제품 스트립의 측면 가장자리를 따라 그리고 이송 방향(5)에 평행하게 연장되는 벽(13)이 또한 상기 자기 다극 커스프(MMC)로 커버되고, 따라서 디퓨저 패널을 구성하지만, 플라즈마 소스에 연결하기 위한 애퍼처를 갖지 않는다.

따라서 이러한 벽(13)은 관형 처리 영역을 둘러싸며 위에서 설명된 바와 같이 실질적으로 전체 표면에 걸쳐 상기 자기 다극 커스프(MMC)가 제공된다.

처리 영역, 즉 플라즈마 밀폐 인클로저(15)의 입구 개구(3)와 출구 개구(4)에서, 벽(13)의 말단은 제품(21)의 이송 방향(5)을 가로질러 연장되는 횡방향 벽에 연결된다. 밀폐 플라즈마 인클로저(15) 또는 플라즈마 디퓨저는 상기 입구 및 출구 개구(3 및 4)에서 진공 챔버를 향한 애퍼처만을 갖는 플라즈마 처리 모듈(2) 내에 형성되며, 이러한 애퍼처의 가장자리는 이동하는 제품(21)의 표면으로부터 작은 거리로 연장된다.

디바이스가 도 4에 도시된 바와 같이 제품(21)의 일 측면만을 처리하도록 구성되는 경우, 제품(21)의 표면에 가깝고 폐쇄 패널(22)을 형성하는 벽에는 폐쇄 패널(22)과 이러한 패널(22)을 향하는 제품(21)의 측면 사이에 플라즈마 밀도를 방지하거나 크게 감소시키기 위해 MMC가 제공되지 않고, 이는 제품(21)의 처리된 측면과 반대이다.

본 발명에 따른 디바이스의 바람직한 실시형태가 도 1, 도 2, 도 3 및 도 7에 도시되어 있다. 이러한 실시형태에서, 디바이스는 위에서 이미 설명한 바와 같이 두 개의 서브어셈블리(2a 및 2b)를 병치함으로써 획득된다. 물론, 두 개 이상의 서브어셈블리가 서로 연결된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디바이스를 구현하는 것도 가능하다.

입구 개구(3)와 출구 개구(4)는 입구 및 출구 관형 매니폴드, 특히 관형 통로(3a 및 4a)에 연결되어 처리 영역에서 진공 챔버 체적까지 플라즈마 붕괴를 향상시킨다. 이러한 관형 통로(3a 및 4a)의 내부 벽은 이송 방향(5)을 따라 처리 영역을 통해 이동하는 제품(21)으로부터 작은 거리에서 연장된다. 따라서, 처리 영역과 진공 챔버의 체적 사이에서 플라즈마에 의한 임의의 전기 전도가 방지되어, 처리 영역 외부의 진공 챔버 체적에서 기생 플라즈마가 형성되는 것을 피한다. 관형 통로(3a, 4a)는 바람직하게는 진공 챔버(1) 내에서 그리고 플라즈마 밀폐 인클로저(15) 외부로 연장된다.

바람직하게는, 상기 관형 통로(3a, 4a) 또는 매니폴드는 전기 절연 재료로 만들어지거나 금속과 전기 절연 요소의 조합으로 만들어져, 임의의 전극 또는 접지로부터 전기 절연된다. 따라서, 이러한 관형 통로(3a, 4a)는 플로팅 전위에 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 관형 통로(3a 및 4a)는, 통로(3a 및 4a), 특히 통로의 내부 벽의 영역을 증가시키고, 플라즈마 재결합을 향상시키고, 처리 영역과 진공 챔버 체적 사이의 개방 영역을 감소시키기 위한 폐쇄 수단이라고도 불리는 추가 요소를 제공한다. 일반적으로, 폐쇄 수단이라고도 불리는 이러한 추가 요소는 관형 통로, 즉 관형 통로의 내부 벽과 통로를 통해 이동하는 제품 사이의 이송 방향(5)을 가로지르는 거리를 감소시키기 위해 제공된다. 이러한 요소는 예를 들어 통로(3a 및 4a)를 적어도 부분적으로 채우고 가능하게는 구동 제품(21)과 접촉할 수 있다. 이러한 요소는 예를 들어 브러시, 슬라이더, 롤, 이동식 셔터 등을 포함한다.

본 발명의 유리한 실시형태에 따르면, 상기 플라즈마 디퓨저 패널은 기판에 대해 연속적으로 또는 불연속적으로, 특히 양으로 편광된다. 따라서, 상기 벽(13)을 형성하는 플라즈마 디퓨저 패널은 예를 들어 기판에 대해 평균적으로 양극화된다.

전술한 바와 같이, 바람직한 방식으로, 벽(13)을 형성하는 플라즈마 디퓨저 패널은 펌핑 포트(10)의 내부 메쉬 또는 플라즈마 스크린(10a)에 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따른 디바이스의 바림직한 대안적인 실시형태에 따르면, 플라즈마 소스 또는 소스들(8)의 상기 애퍼처(23)는 소위 대형 빔 이온 소스의 이온 광학을 형성하는 일련의 평행 그리드에 의해 커버된다. 이러한 방식으로 이온 소스가 얻어진다.

바람직한 방식으로, 이러한 이온 소스는 소스 이온 광학 장치와 구동 기판(21) 사이를 흐르는 이온 빔을 향하는 외부 전자 소스와 결합된다.

본 발명에 따른 디바이스의 하나 이상의 플라즈마 소스(8)는 일반적으로 유도 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 플라즈마 소스(8)는 패러데이 차폐에 의해 보호될 수 있다. 이러한 패러데이 차폐는 프로세스 잔류물의 응축에 의한 패러데이 차폐의 오염을 최소화하기 위해 플라즈마 소스 애퍼처(23), 즉 구동 제품(21)의 표면을 직접 향하지 않는 것이 바람직하다.

일반적으로, 본 발명에 따른 디바이스는 5.10^-3mbar 미만의 가스 압력에서 작동한다. 따라서, 진공 챔버(1) 및 결과적으로 플라즈마 밀폐 인클로저(15) 내의 가스 압력은 바람직하게는 5.10^-3mbar 미만의 압력으로 유지된다.

따라서, 일반적으로 본 발명에 따르면, 플라즈마를 생성하기 위한 한 개 또는 여러 개의 플라즈마 소스(8)는 자기 다극 플라즈마 폐쇄 시스템과 결합된다. 이러한 폐쇄 시스템은 제품(21)의 이송 방향(5)에 실질적으로 평행하게 연장되는 벽(13)을 따라 제공되는 다극 자기 커스프(MMC)를 포함하며, 해당 방향에 실질적으로 수직으로 연장되는 폐쇄 패널(22)에는 그러한 MMC가 존재하지 않는다.

이러한 구성은 이송 방향(5)을 가로지르는 방향을 따라 플라즈마의 균일성을 향상시킬 수 있다. 이송 방향(5)을 따라 연장되는 벽(13)을 형성하는 MMC가 제공되는 패널은 플라즈마가 이송 방향(5)을 따라 연장되는 것을 보장하고, 이에 따라 이러한 이송 방향(5)을 가로지르는 방향으로 플라즈마 밀도의 균일성이 향상된다. 따라서 이송 방향(5)을 따라 MMC로 커버되는 영역을 확장하면 이러한 방향을 따라 이온화가 증가하고 횡방향으로의 플라즈마 확산이 감소하므로, 이러한 횡방향으로의 플라즈마 밀도의 균일성이 향상된다.

이러한 구성의 또 다른 중요한 이점은 플라즈마 소스(8)와 연통하는 애퍼처(23)의 길이에 대해 처리 영역의 길이를 연장할 수 있다는 것이다. 따라서, 주어진 선량(예를 들어 에너지 밀도 또는 코팅 두께)은 플라즈마 소스(8)에서 실질적으로 동일한 작동 매개변수를 유지하면서 구동 제품 앞에 플라즈마 소스(8)의 애퍼처(23)에 의해 정의된 길이보다 더 긴 프로세스 영역에서 제품(21)에 적용될 수 있다.

이점은 확장된 영역에서 분산된 플라즈마가 평균 플라즈마 밀도를 감소시켜 아크 발생 가능성이 감소한다는 사실에서 비롯된다. 또한 이는 장비의 표면, 특히 벽을 증가시켜 프로세스에 의해 생성될 수 있는 가능한 오염, 예를 들어 스퍼터 에칭 프로세스 동안 기판 표면으로부터 스퍼터링된 재료 또는 PECVD 프로세스 동안 오염층의 증착을 회복시킨다. 처리 영역의 길이의 이러한 증가는 소스(들)(8)에서의 주어진 조건에 대해 벽, 즉 MMC 패널 및 구동 제품을 향하는 플라즈마 소스(들)(8)에 주어진 두께의 오염물을 얻기 위한 더 많은 작업 시간을 허용한다. 예를 들어, 오염층이 구동되는 저합금강 제품의 플라스마 에칭으로부터 철에 의해 형성되면, 그 오염층은 두께가 증가함에 따라 MMC에서 자기 유도장을 점점 더 션트(shunt)하고 MMC 패널의 효율을 감소시킨다. 일반적으로 주어진 오염층에 허용되는 최대 두께와 관련된 디바이스의 작업 시간을 늘리기 위해 해당 오염층을 장비 표면에 최대한 넓게 분포시키는 데 상당한 관심이 있다. 작업 시간은 벽의 오염층을 제거하기 위해 디바이스를 중단 없이 작동할 수 있는 최대 시간이다.

제품의 경로를 가로지르는 폐쇄 패널(22)에서 임의의 MMC 어셈블리의 부재는 두 가지 추가적인 중요한 이점을 제공한다:

i) 가능하게는 입구 및 출구 개구(3 및 4)에 전기 절연 매니폴드, 즉 관형 통로(3a 및 4a)를 추가하거나 간단한 횡방향 폐쇄 패널을 제공하여 진공 챔버(1)의 체적을 향해 플라즈마 밀도를 완전히 감소시킬 수 있다.

ii) 진공 하우징 챔버(1)를 향해 높은 진공 펌핑 속도를 허용하면서 플라즈마가 진공 챔버(1)의 체적으로 확장되는 것을 방지하는 메쉬(10a 및 10b)가 있는 펌핑 포트(10)를 제공할 수 있다. 이는 기판(21)이 전기 전도성이고 진공 챔버(1)의 내부 벽과 동일한 전위, 특히 접지 전위에 있으면서, 애노드가 처리 구역에 존재할 때, 진공 챔버(1)의 체적에서 임의의 기생 플라즈마를 방지하는 것이 특히 중요하다.

본 발명의 다양한 실시형태의 실시예(비제한적): 강 스트립의 플라즈마 처리에 사용하기 위한 본 발명의 작동 조건 및 특정 구성

1. 스트립 양면의 일 단계 처리

물리적 기상 증착(PVD) 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 강 스트립을 코팅하기 전에, 코팅의 접착력을 향상시키기 위해, 강 스트립 표면은 수증기, 탄소질 오염물과 같은 임의의 오염 흡착층으로부터 오염을 제거해야 하지만, 대부분의 경우 원래의 표면 산화물층도 제거해야 한다. 이는 도 1에 도시된 바와 같이 진공 챔버(1)에 설치된 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)에서 일반적으로 10 ^-3mbar의 압력으로 유지되는 아르곤 플라즈마를 생성함으로써 달성된다. 아르곤 압력은 각 플라즈마 소스(8)의 가스 노즐(12)을 통한 모듈(2)의 아르곤의 입구와 도 1에 도시되지 않은 진공 펌프에 의한 아르곤 출구의 균형을 유지함으로써 유지된다. 가스는 본질적으로 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 펌핑 포트(10)를 통해 제한된 플라즈마 처리 모듈 밖으로 펌핑된다. 펌핑 포트는 펌핑 속도를 최대화하고 플라즈마 밀폐 인클로저(15) 외부를 향한 플라즈마 확산을 완전히 방지하도록 설계된다. 이를 달성하기 위해, 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 인접한 와이어 사이의 일반적인 간격이 해당 인터페이스 플라즈마/메쉬에서 형성되는 플라즈마 외피 두께보다 낮은 미세한 메쉬(10a)로 스크리닝되는 대형 펌핑 윈도우(10)를 사용해야 한다. 이온 손실을 제한하기 위한 설계의 추가 개선은 제2 메쉬(10b)를 제1 메쉬(10a)로부터 큰 거리에 플로팅 전위로 배치하는 것이다. 이러한 큰 펌핑 포트(10)는 스트립 표면으로부터 가스 방출되는 다량의 물이 밀폐 플라즈마 인클로저(15) 밖으로 펌핑되어야 할 때 필요하다. 도 1에 도시된 바람직한 실시형태에서, 폐쇄 플라즈마 처리 모듈(2)의 두 개의 서브어셈블리(2a 및 2b)는 도 2에 도시된 바와 같이 플랜지(9)를 통해 진공 챔버(1)에 연결된다. 따라서 장비는 진공 챔버 벽의 전위에서 외부적으로 유지되고, 즉 이 경우 접지된다. 스트립(21)은 입구 매니폴드(3a) 및 출구 매니폴드(4a)를 통해 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)을 가로지른다. 유전체 재료로 만들어진 이러한 매니폴드 또는 관형 통로의 역할은 이러한 매니폴드 내부에서 플라즈마의 전체 재결합을 달성하는 것이다. 위에서 언급한 바와 같이, 제한된 플라즈마 처리 영역(15)의 입구 및 출구 애퍼처(3 및 4)를 가로지르는 MMC가 없으며, 물론 전자를 트래핑하여 그의 벽에서 플라즈마 재결합을 감소시킬 수 있는 매니폴드(3a 및 4a)의 표면에 자기장이 존재하지 않는다. 이러한 매니폴드(3a, 4a)와 펌핑 포트(10)에 있는 두 개의 마주보는 메쉬(10a, 10b)는 플라즈마와 진공 챔버(1)의 벽 사이에 무한한 전기 저항을 생성하고, 즉 플라즈마 밀폐 인클로저(15) 외부의 진공 챔버(1)에서 전자가 방출되지 않으면, 전기 전도에 의해 제한된 플라즈마 처리 모듈(2) 내부의 플라즈마로 복귀할 수 있다. 따라서 제한된 플라즈마 처리 영역(15) 외부의 가스 분해 위험이 방지된다. 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)의 측벽(13)은 교대 극성의 자석의 폐쇄 루프 또는 경주로에 의해 형성된 다극 자기 어셈블리 MMC(16)로 커버된다(도 1 및 6 참조). 이러한 자석의 분극 방향은 자석이 지지되는 평면에 수직인 방향과 평행하다. 자석은 장비 외부 표면의 자기장을 차폐하는 접지 전위의 철 요크 또는 플레이트로 뒷받침된다. 철 요크의 반대쪽 말단에서, 자석은 금속 내부 벽(13)에 고정된 전기 절연 재료(14)로 커버된다. 이러한 벽(13)은 제한된 플라즈마 처리 모듈(2)의 내부 표면에서 자기장이 발생하도록 수냉식인 구리 또는 알루미늄과 같은 비자성체이다. 이러한 패널 또는 벽(13)은 도시되지 않은 커넥터를 통해 발전기의 애노드에 연결되고, 접지된 발전기의 음극은 롤러 디바이스(6)의 접촉 롤러(11)를 통해 스트립(21)에 연결된다. 바람직한 실시형태에서, 2개의 서브어셈블리(2a 및 2b)에 대한 스트립(21)의 양측에 있는 측면 벽(13)에는, 측면 MMC 패널 부근에서 상보적인 플라즈마 이온화를 보장하는 고온 필라멘트(17)에 의해 형성된 4개의 전자 방출기가 있고, 패러데이 차폐를 통해 플라즈마 전자에 유도 결합하여 에너지의 주요 부분을 플라즈마에 연결하는 각 서브어셈블리에 대해 하나씩 두 개의 플라즈마 소스의 이온화와 독립적인 이온화이다. 당업자는 소스 처리 매개변수를 처리하는 방법을 알고 있다. 애노드의 존재로 인해, 플라즈마 전위는 애노드의 전위에 가까운 값으로 상승하여, 플라즈마에서 생성된 이온이 플라즈마/스트립 경계면에 형성된 외장의 스트립 표면을 향해 가속되게 한다. 이러한 이온 충격은 마주보는 금속 내부 벽(13)에 응축되는 본질적으로 철인 스트립 표면으로부터의 재료의 스퍼터링을 유도한다. 금속 내부 벽(13)의 표면에서 MMC에 의해 생성된 자기장이 철 오염층에 의해 점진적으로 분류된다는 것이 눈에 띈다. 이는 소스(8) 아래 스트립에 의해 이동된 거리와 비교하여 플라즈마 밀폐 인클로저(15)의 거리를 연장하기 위한 관심을 설명한다. 실제로, 그 거리를 늘리면 플라즈마가 더 큰 부피로 분포될 수 있으므로, 플라즈마 밀도가 감소하고, 결과적으로, 당업자에게 잘 알려진 이유로 금속 내부 벽(13)의 국부적 오염 및 스트립 에칭 동안의 아킹 가능성이 발생한다. 도 5는 장비의 이러한 부분에 대한 플라즈마 재결합에 의한 열 부하를 최소화하기 위해, 그리고 또한 매니폴드(3a, 4a)의 길이를 감소시키기 위해 플라즈마 소스(8)의 중앙에서 펌핑 포트(10) 및 매니폴드(3a 및 4a)를 향한 플라즈마 밀도의 빠른 감소에 대한 관심을 명확하게 보여준다. 이러한 이유로, 두 개의 측면 MMC 패널에 의해 정의된 제한된 플라즈마 처리 구역의 출구와 입구에는 그리고 그 후에는 자기적 제한이 없다. 서브어셈블리(2a 또는 2b)에 대한 모듈의 내부 장비의 세부 사항을 보여주는 도 5를 계속 고려하면, 소스(8)는 대부분의 플라즈마를 생성한다. 플라즈마 소스 내에서 그리고 플라즈마 소스 출구에서 플라즈마 밀도 프로파일은 종 모양이고, 즉 소스 중앙에서 최대 플라즈마 밀도를 나타낸다. 플라즈마 소스 외부에서, 플라즈마는 측면으로 확장되어 MMC 패널에 도달하고, 여기서 스트립 폭 전체에 걸쳐 보다 균일한 플라즈마 밀도를 담당하는 주요 메커니즘의 경우, 플라즈마의 1차 전자는 전자 궤적을 연장하 패널의 부근에서 위치한 MMC 자기장 라인에 의해 트래핑되고, 따라서 패널에 가까운 이온화 확률은 MMC 자기장 트랩의 국부적 이온화 영역과 패널 사이의 플라즈마 밀도 변화를 가파르게 하고, 따라서 스트립(21)의 축을 향해 반대 방향으로 플라즈마 밀도 변화를 평활화한다. 고온 필라멘트(17)는 애노드의 전위를 참조하여 음의 제어된 전위에서 제어된 전자 전류의 방출을 허용한다. 이러한 높은 운동 에너지 전자, 또는 소위 1차 전자는 MMC의 자기장 라인에 의해 즉시 포획되는데, 이는 자기장에서 직접 방출되고 이의 운동 에너지에 따라 스트립(21)의 가장자리에서 가스의 상당한 상보적 이온화를 허용하기 때문이다. 고정된 전자 전류에서, 가스의 이온화 속도는 전자의 운동 에너지에 의해 쉽게 제어된다. 이러한 에너지가 아르곤에 대해 제1 이온화 전위 값보다 낮으면, 상보적 이온화가 발생하지 않는다. 아르곤의 이온화 확률은 약 50eV의 전자 운동 에너지에서 최대이다. 위에서 설명한 장비의 단면도인 도 7을 참조하면, 하나의 측면 이온 전류 프로브(20a)와 하나의 중앙 이온 전류 프로브(20b)가 스트립(21)에 가깝고 프로브 영역이 플라즈마 소스(8)를 향해 향하는 서브어셈블리(2a)에 고정된다. 이러한 프로브는 국부적 이온 포화 전류를 측정하기 위해 플라즈마 전위에 대해 약간 음으로 분극화된다. 프로브(20a, 20b)에 의해 측정된 전류 차이는 스트립의 인접한 표면에 대한 동일한 값 차이를 나타낸다. 프로브(20a, 20b)에서 이러한 이온 전류 값을 평형화하기 위해, 피드백 메커니즘은 고온 필라멘트(17)에 인가되는 전압을 조절한다. 일반적으로, 고온 필라멘트(17)의 분극 없이, 프로브(20a)는 프로브(20b)보다 낮은 전류를 측정한다. 그러면, 측정된 이온 전류 차이를 상쇄시키기 위해서는, 고온 필라멘트(17)에 인가되는 전압을 점진적으로 증가시킴으로써 스트립(21) 측면에서 아르곤의 이온화를 증가시켜야 한다. 따라서, 프로브(20a 및 20b)로부터의 피드백 덕분에, 이러한 전자 방출기는 스트립의 측면 변위 또는 스트립 폭 변화와 같은 예측할 수 없는 다양한 교란에 따라 횡단 방향으로, 즉 스트립 폭을 따라 플라즈마 밀도 프로파일을 실시간으로 제어할 수 있다. 고온 필라멘트(텅스텐)에 반드시 충격을 가하는 이온의 최대 운동 에너지가 50eV일 때, 필라멘트의 스퍼터링 속도는 무시할 수 있다는 것이 눈에 띈다. 접지된 스트립에 대항하여 금속 내부 벽(13)에 수백 볼트의 양의 전위를 인가하는 것은 스트립 표면의 스퍼터링에 유리할 것이다. 스퍼터링은 탄도 공정이기 때문에, 관심 있는 기하학적 형상에 대해 아르곤 내 10^-3mbar의 압력 하에서, 스퍼터링된 철은 대부분 스트립을 향한 표면에 응축될 것이고, 즉 유도 플라즈마 소스(8)의 패러데이 차폐 안테나, 측면 MMC 패널, 표면이 스트립 면의 법선에 평행한 발전기와 함께 배향되는 펌핑 포트(10)의 내부 메쉬에는 덜 응축될 것이다. 장비의 중요한 요소에 대한 오염을 최소화하는 이러한 기하학적 실시형태로 인해 유지보수 전 사용 시간이 늘어난다.

바로 위에서 설명한 장비는 에칭에 특별히 적합하지만 압력이 약 5.10^-3mbar보다 낮을 때 PECVD에도 적합하다. 이러한 압력 한계는 실제로 MMC 패널에서 자기장에 의해 전자를 가둠으로써 결정된다. 플라즈마에 결합된 고정된 전력에서, 압력의 감소는 전자의 가둠을 향상시키고 프로세스 속도를 감소시킨다. 약 10^-3mbar의 압력은 트래핑 구역에서 충분한 이온화를 달성하여 균일한 횡단 플라즈마 처리를 생성하고 또한 이러한 프로세스에 대한 최대 속도를 보장하기 위해 MMC 패널에서 자기장에 의해 전자를 충분히 트래핑하기 위한 최적의 압력인 것으로 나타났다. 기판 표면에 얇은 코팅을 생성하는 것이 목표인 PECVD 공정에서, 아르곤 대신 반응성 가스의 혼합물이 가스 노즐(12)을 통해 제한 플라즈마 처리 모듈에 도입된다. 본 발명에 따른 제한된 플라즈마 처리 모듈을 사용하여 생성될 수 있는 전형적인 코팅의 실시예는 다음과 같다:

- 비정질 수소화 실리콘 - a-Si:H

- 미정실리콘 - μc-Si

- 질화규소 - Si₃N₄

- 산화규소 - SiO₂

- 산화아연 - (TCO)

- 산화티타늄 - TiO₂

- 산화알루미늄 - Al₂O₃

반응성 에칭, 예를 들어 증착 전에 저합금강 스트립 에칭을 위해 아르곤과 수소의 혼합물을 사용한 에칭을 사용할 수 있다. 선행 기술 문헌 EP 0780485는 저합금강의 에칭 속도가 주어진 비율로 아르곤과 수소를 혼합함으로써 고정 전력에서 증가될 수 있음을 보여준다.

2. 작동 스트립의 일 면에 제한된 처리

스트립의 일 면만 처리하기 위해서, 하나의 플라즈마 소스와 MMC 패널이 장착된 하나의 서브어셈블리만 필요하며, 플라즈마 소스는 도 4에 도시된 대로 처리할 스트립의 면을 향하게 된다. 스트립의 두 면을 일 단계로 처리하기 위해 이전 섹션에서 두 개의 결합 서브어셈블리에 대한 작동 원리와 관련하여 설명된 모든 것은 스트립의 일 면을 향한 하나의 서브어셈블리에 대해 여전히 유효하다.

제한된 플라즈마 처리 영역 외부의 진공 챔버 체적에서 임의의 기생 플라즈마를 방지하기 위해 서브어셈블리(2b)는 폐쇄 패널(22)에 의해 폐쇄된다. 이러한 폐쇄 패널(22)은 마찬가지로 금속인 외부 차폐의 전위로부터 전기적으로 절연된 금속 내부 벽(13)의 전위에 전기적으로 연결된 내부 금속판의 조립으로 만들어진다. 폐쇄 패널(22)에는 또한 입구 매니폴드(3a)(도시되지 않음)의 절반과 서브어셈블리(2b)에 고정된 대응하는 절반 매니폴드와 결합되는 출구 매니폴드(4a)의 절반이 제공된다. 폐쇄 패널(22)에 플라즈마 소스 및 자기 가두기가 없기 때문에, 그리고 또한 폐쇄 패널(22)의 내부 표면과 처리 측면에 대향하는 스트립(21) 면 사이의 짧은 거리로 인해, 스트립과 폐쇄 패널(22) 사이에 플라즈마가 형성되지 않고, 따라서 스트립(21)의 이러한 면은 플라즈마 처리되지 않는다. 서브어셈블리(2b)는 일반적으로 제품(21)이 벽(13)에 대해 음으로 분극(펄스 또는 DC)될 때 폐쇄 패널(22)에 의해 폐쇄되어야 한다.

3. 작동 유리 패널의 일 면의 처리

금속 내부 벽(13)의 분극이 없으면, 제한된 플라즈마 처리 영역 외부에서 기생 플라즈마가 형성될 위험이 없다. 이는 일반적으로 구동 유리판과 같이 전기적으로 비전도성인 기판에 PECVD를 수행하는 경우이다. 이러한 경우 처리는 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 처리될 구동 표면 위의 짧은 거리(< 10mm)를 호버링하는 간단한 서브어셈블리에 의해 수행된다. 제품은 MMC 패널과 실질적으로 평행한 방향으로 제한된 플라즈마 영역의 입구에서 출구까지 구동하고 있다.

4. 롤에 의해 지지되는 포일 또는 웹의 처리

롤 상에 지지된 구부러진 포일 위의 짧은 거리에서 호버링하는 것과 같이 서브어셈블리를 형상화하면, 예를 들어 플라즈마 밀폐 영역의 입구에서 출구까지 곡선으로 만들면, 포일이나 웹을 처리할 수 있다. 플라스틱 웹의 경우, 이는 PECVD, 산소 플라즈마에서의 활성화 처리 등에 의한 코팅일 수 있다.

5. 구동 제품의 처리를 위한 대형 이온 소스

당업자에게 잘 알려진 1개, 2개 또는 3개의 그리드를 갖는 종래의 배열을 사용하여, 소위 이온 광학 장치를 형성하는 이온 그리드 세트에 의해 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 서브어셈블리를 폐쇄하면, 구동 제품의 표면과 평행한 이온 광학 장치는 서브어셈블리를 대형 이온 소스로 변환한다. 이온은 주어진 에너지에서 금속 내부 벽(13)에 설정된 전위에 의해 고정된 이온 광학 장치에 의해 추출된다. 이온은 결국 외부 전자 소스, 예를 들어 중공 캐소드에 의해 중화된다.

실시예

실시예 1: 물리적 기상 증착에 의한 코팅 전 강 스트립 에칭

물리적 기상 증착 전에, 코팅의 우수한 접착력을 촉진하기 위해, 흡착된 수증기를 가스 제거하고 저합금강 스트립의 표면에 항상 존재하는 탄소질 오염 물질과 산화물 층을 스퍼터 에칭하는 것이 필수이다. 이는 일 단계에서 스트립의 두 면을 에칭할 수 있도록 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 제한된 플라즈마 에칭 모듈을 사용하여 유리하게 달성될 수 있다. 해당 모듈은 위의 섹션 1('스트립 양면의 1단계 처리')에 설명된 대로 완전히 장착된 두 개의 결합 서브어셈블리로 구성된다. 각 하프 모듈은 치수가 길이 3330mm(구동 스트립 방향), 폭 2000mm(스트립 폭 방향에 해당) 및 깊이 150mm(스트립의 면에 수직인 방향)인 하나의 플라즈마 디퓨저로 구성된다. 각 하프 모듈에는 유도 결합 플라즈마가 공급되며, 인덕터는 패러데이 차폐를 통해 철 오염으로부터 보호된다. 구동 스트립을 향하는 하프 플라즈마 디퓨저에 대한 플라즈마 소스 애퍼처는 (스트립 폭 방향으로) 길이가 1800mm이고 구동 스트립의 방향으로 폭이 200mm이다. 강 스트립은 제한된 플라즈마 처리 모듈을 둘러싸는 두 개의 롤러 블록(6)의 접지 롤러(11)를 통해 접지된다. 모듈에는 입구 매니폴드(3a)와 출구 매니폴드(4a)가 장착되어 있다. 또한 4개의 대형 치수의 펌핑 포트(1800x100mm)를 갖추고 있어 제한된 플라즈마 처리 영역 내부의 높은 진공 펌핑 속도를 가능하게 한다. 4개의 독립적으로 제어되는 전자 방출기, 즉 텅스텐 고온 필라멘트(17)는 제어된 전압에서 전자를 방출하여 스트립 폭 및 횡단 변위의 변화로 인한 플라즈마 밀도 변화를 보상한다. 각 필라멘트 전압은 플라즈마 소스를 향하는 필라멘트(17)에 가까운 프로브에 의해 측정된 이온 전류와 플라즈마 소스를 마찬가지로 향하지만 구동 방향의 중심축에 고정된 프로브에 의해 측정된 이온 전류를 비교하는 독립적인 회로에 의해 제어된다. 전류의 차이를 측정하면, 즉 필라멘트 가까이에 고정한 프로브에 의해 측정된 전류가 장비 중심축에 고정된 프로브에 의해 측정된 전류보다 낮을 때, 필라멘트의 전압 분극은 전류 동일성이 달성될 때까지 그리고 그 반대로 증가한다. 스트립 폭 전체에 걸쳐 이온 전류 밀도를 조절한다는 장점 외에도 이러한 구성의 가장 큰 이점은 이러한 특정 크기로 인해 장비가 플라즈마 소스 애퍼처 폭보다 훨씬 더 긴 처리 영역에 플라즈마를 확산시킬 수 있다는 것이고, 즉, 스퍼터 에칭된 철을 플라즈마 소스의 내부 영역보다 훨씬 더 긴 영역에 분포시킬 수 있다는 것이다. 따라서, 시스템은 플라즈마 디퓨저의 내부 표면(13)에 응축된 오염 층을 제거하기 위한 유지보수 14일 전에 작동할 수 있다. 스트립을 에칭하기 위해서, 3개의 제한된 플라즈마 에칭 모듈 유닛이 필요하다. 시스템의 일반적인 구성은 다음과 같다:

- 스트립 폭: 최대 1800 mm

- 라인 속도: 최대 5 m/s

- 유지보수 적 작업 시간: 14 days

- 수직 구성의 롤러 블록에 의해 분리된 세 개의 직렬 에칭 모듈에 의한 일 단계의 양면 처리

- 에칭 모듈 당 설치된 RF 전력: 2 x 30 kW

- 에칭 모듈 당 설치된 DC 전력: 180 kW

- 3 개의 에칭 모듈 당 총 설치 전력: 720 kW

실시예 2: 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의한 강 스트립 코팅

스트립은 실시예 1에서 에칭에 사용된 것과 동일한 제한된 플라즈마 처리 모듈 구성을 사용하여 에칭 직후 또는 PVD에 의해 실현된 코팅 후에 PECVD에 의해 코팅될 수 있다. 예를 들어, 2.5nm의 SiO₂ 패시베이팅 층은 실시예 1에서 에칭에 사용된 것과 동일한 구성의 하나의 제한된 플라즈마 처리 모듈을 사용하여 스트립의 양면에 증착될 수 있다. 고온 이온 전류 프로브(20a 및 20b)는 SiO₂에 의한 오염을 방지하는 데 사용된다. 시스템의 일반적인 구성은 다음과 같다:

- 스트립 폭: 최대 1800 mm

- 라인 속도: 최대 5 m/s

- 유지보수 전 작업 시간: 14 일

- 수직 구성의 접지 롤을 갖는 두 개의 롤러 블록에 의해 둘러싸인 1 개의 제한된 플라즈마 처리 모듈에 의한 일 단계의 양면 처리

- 설치된 RF 전력: 2 x 30 kW

- 바이어싱을 위해 설치된 펄스 DC 전력: 60 kW

- 프로세스 가스: HDMSO (헥사메틸디실록산) 및 산소

- 작동 압력: < 5*10^-3 mbar

- 총 설치 전력: 120 kW

실시예 3: Al 도핑된 산화 아연 박막의 증착 전 Ar/O ₂ 이온 빔에 의한 유리 기판의 전처리

실리콘 박막 태양 전지에는 광 포획 효율을 향상시키기 위해 텍스처링된 TCO(투명한 전도성 산화물) 표면이 필요하다. 마그네트론 스퍼터링으로 ZnO:Al 필름을 증착하기 전에 유리 기판을 이온 빔 처리하면 성장한 대로 거친 ZnO:Al 필름을 얻을 수 있고 스퍼터링 후 HCl에서 ZnO:Al 필름 에칭의 필요성을 억제할 수 있다. 따라서, 해당 프로세스는 적절한 상호 연결 프로세스를 사용할 수 있는 경우 TCO와 실리콘 증착 사이에 진공이 깨지는 것을 방지하는 중요한 이점을 제공한다. 유리 표면의 전처리는 위의 섹션 5('구동 제품의 처리를 위한 대형 이온 소스')에 설명된 대로 이온 소스에 배열된 제한된 플라즈마 처리 모듈의 하나의 서브어셈블리를 사용하여 수행된다. 이온 소스에는 플라즈마 소스의 애퍼처 반대편에 있는 서브어셈블리 모듈의 개방된 애퍼처를 완전히 폐쇄하는 3개의 그리드 이온 광학 장치가 장착되어 있다. 내부 그리드는 애노드 표면과 동일한 전위에 있고, 구동 유리 기판을 향한 외부 또는 가속 그리드는 접지 전위에 있다. 두 개의 측면 MMC 패널의 접지된 실드 말단에 있는 서브어셈블리의 양쪽에는 가속 그리드와 구동 기판 표면 사이의 50mm의 자유 공간에서 횡방향을 향해 전자를 방출하는 두 개의 중공 캐소드가 고정되어 있다. 이러한 전자는 유리 기판 표면을 향해 배향된 이온 빔의 양전하를 중화시킨다. 시스템의 일반적인 구성은 다음과 같다:

- 유리 기판: 1250x1100 mm²

- 제한된 플라즈마 영역의 길이(제품 이송 방향): 500mm

- 제한된 플라즈마 영역의 너비(운반 방향을 가로지르는, 마주보는 측면 MMC 패널 사이의 거리): 1300mm

- 이온 광학 애퍼처 영역: 1300x500mm²

- RF 설치 전력: 12kW

- DC 설치 전력: 10kW

- 프로세스 가스: Ar(50%), O₂(50%)

- 작동 압력: 10^-3mbar

- 이온 에너지 범위: 500 - 1000eV

- 최대 중성화 전류: 13A

물론 본 발명은 위에 설명된 디바이스의 기하학적 형상에 제한되지 않는다. 본 발명의 디바이스는 임의의 가능한 기하학적 형상을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 디퓨저 패널은 도 5 및 도 6에 도시된 것 또는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 2a 및 2b와 같은 두 개의 서브어셈블리로 제한되지 않는다. 예를 들어, 처리 영역의 4개 측면 각각에 대해 서브어셈블리 하나씩, 4개의 서브어셈블리를 조립할 수 있다. 각 서브어셈블리에는 하나 이상의 플라즈마 소스가 제공되지 않을 수 있다. 서브어셈블리는 반드시 일 측면, 즉 진공 챔버(1)의 일 별을 가로지르는 측면이 대기압 상태이고 다른 측면이 진공일 필요는 없고, 이는 진공 챔버(1) 내부에 완전히 장착될 수 있다.

입구 및 출구 개구(3 및 4) 또는 관형 통로(3a 및 4a)의 형상은 제품 단면의 형상 또는 예를 들어 병렬로 처리되는 제품의 수에 따라 도면에 표시된 것과 상이할 수 있다. 따라서, 전선, 코드 및 긴 제품에 대한 관형 통로를 제공하는 것이 가능하다. 병렬로 처리되는 각 제품에 대해 하나씩 여러 개의 통로를 병렬로 제공하는 것도 가능하다. 플라즈마 디퓨저 MMC 패널은 실질적으로 평행하면 되지만, 제품의 이송 방향과 정확히 평행할 필요는 없고, 즉 이러한 패널은 제품의 경로를 가로지르지 않을 수 있지만, 이송 방향과 평행한 표면과 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 패널은 단순히 해당 방향으로 각도를 만들거나, 곡선을 이루거나, 또는 "V 형상"을 만들거나, 또는 이러한 형상의 조합을 나타낼 수 있다. 플라즈마 소스의 기하학적 형상은 상이할 수 있다.

본 발명은 영구자석으로 제작된 MMC에만 국한되지 않고, 와이어 구조 또는 소위 피켓 펜스 구조에 전류를 흘려 발생하는 자기장을 이용하여 MMC를 또한 제작할 수 있다. 전자 소스는 고온 필라멘트(HF) 열이온 방출기에 국한되지 않고, 저온 열이온 방출기, 중공 음극 또는 플라즈마 브리지로 마찬가지로 구성될 수 있다.

Claims (21)

1. 기판의 플라즈마-처리를 위한 디바이스로서, 상기 기판은 밀폐 인클로저(confinement enclosure; 15)를 갖는 진공 챔버(1)를 포함하며, 상기 밀폐 인클로저(15)는 처리 구역을 구비하고 처리될 기판(21)이 처리 구역을 통해 이동되게 하는 이송 방향(5)을 제공하며,
   상기 처리 구역은 밀폐 인클로저(15)의 측벽(13)에 의해 상기 이송 방향(5)을 가로지르는 방향으로 한정되며, 상기 측벽(13) 중 적어도 하나는 플라즈마가 처리 구역으로 진입할 수 있게 하는 애퍼처(aperture; 23)를 구비하고, 상기 애퍼처(23)는 상기 처리 구역 외부의 플라즈마 소스(8)에 연결되어 상기 플라즈마 소스(8)에 의해 생성된 플라즈마가 상기 애퍼처(23)를 통해 처리 구역으로 진입할 수 있고, 상기 애퍼처(23)를 구비하는 상기 적어도 하나의 벽(13)은 상기 벽(13)을 따라 연장되는 다극 커스프 자기장(16; multipolar magnetic cusp field)을 생성하기 위한 수단을 제공하고, 상기 다극 커스프 자기장은 적어도 부분적으로 상기 애퍼처(23) 주위로 그리고 플라즈마 디퓨저 패널을 형성하기 위해 상기 애퍼처(23)에 인접하게 연장되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 다극 커스프 자기장은 애퍼처(23)의 전체 원주 둘레에서 상기 애퍼처(23)에 인접하게 연장되는, 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다극 커스프 자기장을 생성하기 위한 상기 수단은 이송 방향(5)을 따르는 상기 처리 구역의 길이에 대응하는 거리에 걸쳐 상기 이송 방향(5)을 따라 연장되는, 디바이스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 밀폐 인클로저(15)의 상기 측벽(13)은 상기 이송 방향(5)에 실질적으로 평행하게 연장되는, 디바이스.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 밀폐 인클로저(15)의 상기 벽(13)은 기판(21)에 대해 적어도 평균적으로 양으로 분극화되는, 디바이스.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다극 커스프 자기장을 생성하기 위한 상기 수단은 처리 구역에 대해 상기 벽(13)의 외부 측면을 커버하는 영구 자석 및/또는 전자석의 조립체를 포함하는, 디바이스.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벽(13)은 처리 구역에 대해 외부 측면에 전기 절연(14)을 제공하는 금속 벽(13)인, 디바이스.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐 인클로저(15)는 처리 구역의 대향 측면에 상기 이송 방향(5)에 평행하게 연장되는 2개의 대향 벽(13)을 구비하고, 상기 대향 벽(13) 각각은 플라즈마 디퓨저 패널을 형성하는, 디바이스.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 구역 내 플라즈마의 밀도를 제어하기 위해 적어도 하나의 전자 소스(electron source)가 처리 구역에 제공되는, 디바이스.
10. 제9항에 있어서, 적어도 하나의 플라즈마 전류 측정 프로브(20a, 20b)가 상기 이송 방향(5)을 가로지르는 방향을 따라 플라즈마 밀도를 제어하기 위해 상기 적어도 하나의 전자 소스와 협력하여 처리 구역에 제공되는, 디바이스.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 전자 소스는 상기 이송 방향(5)에 따라 바람직하게는 상기 벽(13)을 따라 연장되는 고온 필라멘트(17)를 포함하는, 디바이스.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐 인클로저(15)는 상기 기판에 대해 입구 개구(3)에 의해 정의된 입구 및 출구 개구(4)에 의해 정의된 출구를 구비하고, 상기 개구(3, 4) 각각은 처리 구역의 대향 측면에서 상기 이송 방향(5)을 따라 연장되는 대응 관형 통로(3a, 4a)에 연결되고, 상기 관형 통로(3a, 4a)는 플로팅 전위에서 유지되도록 전기 절연되거나 진공 챔버(1) 벽의 전위에 대응하는 전위에서 유지되는, 디바이스.
13. 제12항에 있어서, 상기 관형 통로(3a, 4a)는 관형 통로와 통로를 통해 이동될 기판 사이의 이송 방향(5)을 가로지르는 거리를 감소시키기 위한 폐쇄 수단을 포함하는, 디바이스.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐 인클로저(15)는 상기 밀폐 인클로저(15)로부터 상기 진공 챔버(1)를 향해 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 펌핑 포트(10)를 제공하고, 상기 포트(10)는 처리 영역을 향하는 내부 메쉬(10a) 및 진공 챔버(1)를 향하는 외부 메쉬(10b)에 의해 커버된 애퍼처를 제공하고, 상기 외부 메쉬(10b)는 처리 구역에 대해 외부에 있는 내부 메쉬(10a)의 측면에 제공되고, 내부 메쉬(10a)는 상기 벽(13)에 전기적으로 연결되고, 외부 메쉬(10b)는 진공 챔버(1) 벽의 전위에 대응하는 전위 또는 플로팅 전위에서 유지되는, 디바이스.
15. 제14항에 있어서, 상기 내부 메쉬(10a)와 상기 외부 메쉬(10b) 사이의 거리는 5mm 보다 큰, 디바이스.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 구역은 처리 구역의 대향 측면에서 이송 방향(5)에 대해 횡방향으로 연장되는 폐쇄 패널(22)에 의해 한정되고, 상기 폐쇄 패널(22)은 상기 측벽(13)에 연결되고, 상기 다극 커스프 자기장을 생성하기 위한 상기 수단은 상기 적어도 하나의 측벽(13)을 따라 상기 폐쇄 패널(22) 사이에서 연장되는, 디바이스.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다극 커스프 자기장을 생성하기 위한 상기 수단은 상기 처리 구역의 길이에 걸쳐 상기 측벽(13)을 따라 또는 상기 이송 방향(5)을 따라서만 연장되어 상기 플라즈마의 밀도 감소가 상기 이송 방향(5)을 따라 처리 구역의 대향 측면에서 얻어질 수 있는, 디바이스.
18. 기판을 처리하기 위한 방법으로서, 기판(21)은 애퍼처(23)를 제공하는 디퓨저 패널을 형성하는 적어도 하나의 벽(13)에 의해 상기 이송 방향(5)을 가로지르는 방향으로 한정되는 처리 구역을 통해 상기 이송 방향(5)을 따라 이동되고, 플라즈마는 상기 애퍼처를 통해 처리 구역 내로 도입되고, 상기 플라즈마는 상기 애퍼처(23)에 연결된 플라즈마 소스에 의해 생성되고, 다극 커스프 자기장(multipolar cusp magnetic field)은 상기 벽(13)을 따라 그리고 적어도 부분적으로 상기 애퍼처(23) 주위에 그리고 애퍼처(23)에 인접하게 연장되어, 상기 애퍼처(23)를 통해 처리 구역으로 진입하는 상기 플라즈마가 처리 구역에서 상기 벽(13)을 따라 분포되는 것을 특징으로 하는, 방법.
19. 제18항에 있어서, 처리 구역 내 플라즈마의 밀도는 상기 다극 커스프 자기장에서 적어도 하나의 전자 소스(17)에 의해 전류를 생성함으로써 제어되는, 방법.
20. 제19항에 있어서, 플라즈마 전류는 처리 구역에서 측정되고, 상기 전류는 상기 이송 방향(5)을 가로지르는 방향을 따라 플라즈마 밀도를 제어하기 위해 측정된 플라즈마 전류의 함수로 조절되는, 방법.
21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다극 커스프 자기장은 상기 벽(13)을 따라 그리고 애퍼처(23)의 전체 원주 둘레에서 애퍼처(23)에 인접하게 생성되는, 방법.