KR0179663B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

소형이고 경량화할수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것을 목적으로, 처리실내에 배설되어 고주파 전압이 인가되어서 고주파 전계를 발생하는 평행평판 전극의 면과 평행으로 회전자계를 발생하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 서로 π/n 또는 2π/n의 위상차를 지닌 여러 (n)개의 n상 교류전류를 발생하는 교류전원과 처리실의 외주에 배설되는 환형철심과 환형철심의 전체 둘레에 각쌍의 분할코일이 서로 대향하도록 감긴 2n개의 분할코일으로된 환형코일등을 구비하여 서로 대향하는 각쌍의 분할코일에 의하여 발생되는 2개의 자계가 상기 처리실내에서 동일방향을 향하여 서로 평행이고, 교류전원에 의하여 발생되는 여러 (n)개의 교류전류를 각기 서로 대향하는 각 쌍의 분할코일에 흐르게 하여 회전자계를 발생시킨다.

Description

플라즈마 처리장치

제1도는 본 발명에 관한 제1실시예인 3상 교류전원을 사용한 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타낸 종단면도 및 블록도.

제2도는 제1도의 플라즈마 처리장치에 있어서의 환형코일을 구성하는 6개의 분할코일을 모식적으로 나타낸 평면도.

제3도는 제2도의 환형 코일을 구성하는 6개의 분할 코일의 결선방법과 3상 교류 전원을 상기 6개의 분할코일에 흐르는 방법을 나타낸 접속도.

제4도는 제2도의 대향하는 각쌍의 분할코일에 직류전류를 흐르게 할 때에 발생되는 각자계(H1)~(H6)에 의하여 회전자계가 발생되는 것을 나타낸 환형코일의 평면도.

제5도는 본 발명에 관한 제1실시예의 제1변형예인 플라즈마 처리장치의 구성을 나타낸 종단면도 및 블록도.

제6도는 종래예의 플라즈마 처리장치의 구성을 나타낸 종단면도.

제7도는 제6도의 플라즈마 처리장치에 있어서 사용되는 3개의 헬름홀쯔코일의 배치를 나타낸 평면도.

제8도는 본 발명에 관한 제1실시예의 제2변형예인 플라즈마처리장치에 있어서의 환형코일을 구성하는 6개의 분할코일을 모식적으로 나타낸 평면도.

제9도는 제8도의 환형코일을 구성하는 6개의 분할코일의 결선방법과, 3상 교류전류를 상기 6개의 분할 코일에 흐르게 하는 방법을 나타낸 접속도.

제10도는 본 발명에 관한 제2실시예인 2상 교류전원을 사용하는 플라즈마 처리장치에 있어서의 환형코일을 구성하는 4개의 분할코일을 모식적으로 나타낸 평면도.

제11도는 제10도의 환형코일을 구성하는 4개의 분할코일의 결선방법과 2상 교류전류를 상기 4개의 코일에 흐르게 하는 방법을 나타낸 접속도.

제12도는 본 발명에 관한 제3실시예인 4상 교류전원을 사용하는 플라즈마 처리장치에 있어서의 환형코일을 구성하는 8개의 분할 코일을 모식적으로 나타낸 평면도.

제13도는 제12도의 환형코일을 구성하는 8개의 분할코일의 결선방법과, 4상 교류전류를 상기 8개의 분할 코일에 흐르게 하는 방법을 나타낸 접속도.

제14도는 본 발명에 관한 제4실시예인 6상 교류전원을 사용하는 플라즈마 처리장치에 있어서의 환형코일을 구성하는 12개의 분할코일을 모식적으로 나타낸 평면도.

제15도는 제14도의 환형코일을 구성하는 12개의 분할코일의 결선방법과, 4상 교류전류를 상기 8개의 분할코일에 흐르게 하는 방법을 나타낸 접속도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 처리실 2 : 양극(anode)전극

3 : 음극(cathode)전극 5 : 고주파전원

6 : 처리기관

20,20a,20b,20c,20d,25a,25b : 환형(troidal)코일

21 : 환형철심 22, L1~L2 : 분할코일

30 : 3상 교류전원 H : 회전자계

본 발명은 복수(n)상 교류를 사용하여 회전자계를 발생하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

플라즈마 처리장치는 일반적으로 처리실내에 설치된 평행 평판 전극 사이에 방전을 일으켜 생성되는 플라즈마를 사용하여 처리기판의 표면에 박막형성, 개질(modification),에칭 등의 처리를 하게 된다.

최근에는 처리기판의 대면적화에 따라 기판의 전체면을 균일 또한 고속으로 처리하기 위하여 처리실의 외주에 여러개의 헬륨 홀쯔코일을 배치하여, 대칭 3상교류에 의한 회전자계를 처리기판의 처리면 근방 또한 기판의 처리면과 평행으로 발생시키는 플라즈마 처리장치를 제안하고 있다(예컨데, 특개소 61-86942 호 공보 참조)

제6도는 종래의 플라즈마장치를 나타낸 개략 구성도로서, 원통형상의 처리실(1)내에는 평행평판의 양극전극 (2)과 음극전극(3)이 설치되어 있고, 양극전극(2)은 접지되어 있다. 음극 전극(3)은 통상 결합콘덴서(4)를 개재하여 고주파 전원(5)이 접속되어 처리기판(6)이 처리실(1)과 같은 축에서 재치되어 있다.

처리시(1)의 외주에는 회전자계 발생수단(7)으로서의 3개의 헬름홀쯔코일이 배치되어 있고, 1개의 헬름홀쯔코일은, 2개의 공심(air-core)의 링 형상 코일을 대향시켜 각각이 발생하는 자계의 방향을 같은 방향으로 하고 있다.

3개의 헬름홀쯔코일(71,72,73)은 각각 2개의 링형상코일(71a,71b,72a,72b,73a,73b)으로 구성되어 있으며 제7도에 나타낸 바와 같이 에컨대 원형평판상의 처리기판의 중심(6c)에 대하여 120°씩 위치를 바꾸고 또한 모두의 대향하는 코일끼리의 중심축(f)이 처리기판의 처리면 근방이 되도록 배치되어 있다.

상기의 공개공보에는 도해되어 있지 않으나, 이 헬름홀쯔코일은 통상, 2개의 코일의 돌려감는 방향을 동일하게 하여 예컨대 코일(71a)의 감은 끝단부와 코일(71b)의 감는 처음단부가 접속되어, 코일(71a)의 감는 처음단부와 코일(71b)의 감는 끝단부가 자계발생용 전원에 접속되어 있다. 또 그밖의 코일(72a,72b 및 73a,73b)도 마찬가지로 접속되어 있다.

이와 같이 구성된 플라즈마 처리장치를 사용하여 처리기판(6)을 처리하려면, 처리실(1)을 가스배기구(1a)로부터 배기한 다음, 가스도입구(1b)로부터 희망하는 가스를 도입하여 일정한 압력으로 일정하게 유지한다.

양극 전극(2)과 음극 전극(3)사이에 고주파 전원(5)로부터 고주파 전압을 인가함에 따라서, 전극(2,3)사이에 고주파 전계를 발생시킴과 동시에 자계 발생용 전원으로서의 상용(商用)대칭 3상 교류전원에 따라 상술한 바와 같이 2π/3의 공간각을 이루도록 배설된 3개의 헬름홀쯔코일(71,72,73)에 각기 다음식으로 나타내는 각상의 전류(I1,I2,I3)를 흐르게 한다.

이에 따라서 처리기판(6)의 중심(6c)을 중심으로 하여 자계의 세기(H)가 다음식으로 나타내는 합성자계로 이루어지는 원형의 반시계 회전의 회전자계가 발생된다.

여기서, Hm은 1개의 헬름홀쯔코일에 의하여 생성되는 자계의 세기의 최대치이다.

이상 설명한 바와같이 처리기판의 중심(6c)을 돌고, 광범위하게 걸쳐서 크기가 일정한 합성자계(H)에 의한 회전자계를 처리기판(6)의 처리면 근방 또한 양전극(2,3)과 평행 즉 처리기판의 평행으로 발생시킴에 따라서 균일 또한 고밀도의 플라즈마가 생성되어 처리기판은 뛰어난 균일도로 고속으로 처리된다.

종래의 장치에서는 처리기판의 주연방향에 대한 자계분포의 균일성을 향상시키기 위하여 헬름홀쯔코일이 처리기판의 직경보다도 상당히 큰 개구부(window)치수를 가지고 있으므로 대형의 코일이 필요하게 되고 장치도 대형화함에 더하여 공심(air core)함에 서로 어울려서 전력을 소비하였다.

또, 제7도에 나타낸 바와 같이 코일 개구부에서 인접하는 코일이 돌출한 상태로 배치되어 있으므로 상(phase)마다 치수가 다른 3종류의 코일을 제작할 필요가 있어 원가상승으로 되었다.

본 발명의 목적은 이상의 문제점을 해결하였고, 종래예에 비교하여 적은 소비전력으로 회전자계를 발생할 수 있고, 더욱이 소형, 경량화할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치는 처리실내에 배설되었고, 고주파 전압이 인가되어서 고주파 전계(전界)를 발생하는 평행 평판 전극의 면과 평행으로 회전자계를 발생하는 플라즈마 처리장치에 있어서 서로 π/n 또는 2π/n 의 위상차를 갖는 여러(n)개의 n상 교류전류를 발생하는 교류 전원과, 상기 처리실의 외주에 배설되는 환형철심과 상기 환형 철심의 전체 둘레에 각 쌍의 분할 코일이 서로 대향하도록 돌려 감겨진 2n개의 분할코일으로 된 환형코일과, 상기 서로 대향하는 각쌍의 분할코일에 의하여 발생되는 2개의 자계가 상기 처리 실내에서 동일방향으로 향하여 서로 평행이고, 상기 교류 전원에 의하여 발새되는 상기 여러(n)개의 교류전류가 각기 상기 서로 대향하는 각쌍의 분할 코일에 흐르도록 상기 교류전원과 상기 각 분할코일을 전기적으로 접속하는 접속수단등을 구비하였음을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성함에 따라 상기 서로 대향하는 즉 상대각도 180°에 위치하는 각 쌍의 분할코일에 따라 발생되는 2개의 자계가 상기 처리실내에서 동일 방향을 향하여 서로 평행이 되는 전류를 상기 각 쌍의 분할 코일에 흐르게 하면, 이때 상기 각 쌍의 분할 코일끼리의 환형철심내의 하나의 중간점 (이하, 제1중간점 이라 한다)에 있어서 주요자속이 맞부디친 다음 합성된 자속을 상기한 환형 철심으로 부터 상기의 환형철심으로 형성되는 공간의 중심으로 향하여 공기중으로 일단나와서, 상기의 환형 철심으로 형성되는 공간의 중심을 통하여 재차 제1중간점과 180°의 상대 각도에서 대향하는 제2중간점에서 상기의 환형 철심내에 들어가서 거기서 이 자속이 역방향으로 분류하여 환형 철심의 반원의 형상을 지닌 2개의 폐자로가 형성된다.

그런데 상기의 합성된 자속에 있어서는 상기 환형 철심의 근방에서 자속의 굽어짐에 따라 자속밀도가 생기게 되고, 또 상기의 환형철심으로 형성되는 공간의 중앙부근에서 상술한바 서로 대향하는 각 쌍의 분할코일으로 부터의 누설자속(leakage flux)에 의한 다소의 영향은 있다고 하지만, 상기 환형 코일의 안지름보다도 약간 작은 직경의 처리기판을 상기의 환형코일의 중앙에 배설하면, 상기 처리기판의 중심을 통하는 선상에서의 기판 범위내에 대한 자속 분포는 균일하게 된다.

상술한 바와같이 상기의 서로 대향하는 각쌍의 분할코일에 의하여 발생되는 2개의 자계가 상기 처리실내에서 동일방향을 향하여 서로 평행이고 교류전원에 의하여 발생되는 서로 π/n 또는 2π/n 의 위상차를 지닌 여러(n)개의 교류전류를 각기 서로 대향하는 각쌍의 분할코일에 흐르게 함에 따라서 상기의 환형 철심에 따라 형성되는 공간의 중심을 통과하여 광범위하게 걸쳐서 크기가 일정한 합성자계에 의한 회전자계를 처리기판을 재치하는 평행평판 전극면과 평행하게 발생시킬 수 있다.

따라서 상기의 처리실내에 배설되어 고주파 전압이 인가되어서 고주파 전계를 발생하는 평행평판 전극면과 평행으로 회전자계를 발생할 수 있으므로, 상기 처리기판의 근방에서 플라즈마를 균일하게 발생시켜 이 플라즈마를 여러 가지의 처리에 사용할 수 있다.

다음에 도면을 참조하여 본 발명에 관한 실시예에 대하여 설명한다.

[제1실시예]

제1도는 본 발명에 관한 제1실시예인 3상 교류전원을 사용하는 플라즈마 처리장치의 구성을 나타내는 종단면도 및 블록도이다. 제1도에 있어서 (1)은 원통형상의 처리실, (2)(3)은 각각 양극 전극 및 음극 전극, (4)는 결합 콘덴서, (5)는 고주파 전원,(6)은 처리기판으로서, 이것들은 제6도의 종래예와 마찬가지로 구성되므로 설명은 생략한다.

(20)은 회전자계 발생수단으로서의 환형코일이고, 환형철심(21) 및 이 환형철심(21)의 전체둘레에 걸쳐서 감긴 분할코일(22)으로 구성되었고, 이 환형 코일(20)의 중심면(g)이 예컨대 처리기판(6)의 처리면 근방이 되도록 처리실(1)의 외주에 근접하고 또한 처리실(1)과 같은 축에서 둘레에 설치되어 있다.

이 환형코일(20)의 환형철심(21)은, 예컨대 띠형상의 규소강판을 감은 것이 사용된다. 그렇지 않으면 환형철심(21)은 규소 강판을 환형의 원판형상으로 성형하고, 이렇게 성형된 여러개의 규소 강판을 적층하여 구성하여도 좋다.

또, 환형코일 (20)의 분할코일(22)은 서로 기자력이 동일한 6개의 분할코일(L1)~(L6)으로 구성되었고, 바람직하기는 인접하는 분할 코일 사이에 간극을 두지 않고 똑같이 감겨져 있다.

제2도는 제1도의 플라즈마 처리장치에 있어서의 환형코일(20)을 구성하는 6개의 분할코일(L1)~(L6)을 모식적으로 나타낸 평면도이다.

제2도에 나타낸 바와 같이 이 환형코일(20)의 중심(20c)을 중심으로 하여 전체둘레를 60°로 6등분하여 분할된 6개의 영역으로 각기 분할코일(L1)~(L6)을 배설하였고, 상기한 6개의 분할코일 (L1)~(L6)은 함께 환형철심(21)의 원주 방향에 대하여 동일방향으로 감겨진다. 여기서 각 분할코일 (L1)~(L6)의 양단에는 감기 처음 단자(이하, 감기 처음), (L1a)~(L6a) 및 감기 끝단자(이하, 감기끝), (L1b)~(L6b)이 설치되어 있다. 여기서 분할 코일(L1)과 분할 코일(L4)이 서로 상대각도 180°의 위치에서 설치되어서 대향하였고, 분할코일(L2)과 분할코일(L5)이 서로 상대각도 180°의 위치에서 설치되어서 대향하였고, 분할코일 (L3)과 분할코일 (L6)이 서로 상대각도 180°의 위치에서 설치되어서 대향하였고, 이하 이것들 대향하는 2개의 분할콩일을 대향하는 각쌍의 분할코일이라 한다.

(30)은 임의의 전압, 전류, 주파수 및 상수(상數)를 선택할 수 있는 자계 발생용 교류전원으로서 본 실시예에서는 다음식으로 나타내는 서로 π/3의 위상차를 지닌 3개의 비대칭 3상 교류전류(11,12,13)를 발생한다.

한편, 상기 6개의 분할코일 (L1)~(L6)은 제3도에 나타낸 바와 같이 상기 대향하는 각 쌍의 분할코일(L1)과 (L4),(L2)와 (L5),(L3)와 (L6)이 각기 직렬로 접속되었고, 또한 상기 직렬 접속된 3조의 분할코일이 Δ(델타) 접속된다.

즉, 본 실시예에 있어서는 분할 코일 (L1)~(L6)의 감는 방향을 동일하게 하고 있으므로 상대각도 180°에 위치하는 대향하는 각 쌍의 분할코일끼리는 제3도에 나타낸 바와같이 분할코일 (L1)의 감기끝 (L1b)과 분할 코일(14)의 감기끝(L4)이 접속되었고, 그 밖의 분할코일끼리 L2,L5 및 L3,L6도 마찬가지로 감기끝 L2b와 L5b이 접속됨과 동시에 감기끝 L3b과 L6b이 접속되어 있다. 또한 분할코일(L1)의 감기처음 (L1a)과 분할코일(16)의 감기 처음 L6a이 접속되어서 이 접속단자(A)는 자계발생용 전원(30)의 A상 출력단자에 접속되어 있고 그 밖의 분할코일도 마찬가지로 감기처음 (L2a)과 (L4a) 및 감기 처음(L3a)과 (L5a)이 접속되어, 접속단자(B,C)가 각각 자계 발생용 전원 (30)의 B,C상에 접속된다. 이에 따라서 제3도에 나타낸 바와 같이 전류(11)를 서로 직렬 접속한 대향하는 1쌍의 분할코일(L1,L4)에 흐르게 하고, 상기 전류(12)를 서로 직렬 접속된 대향하는 한쌍의 분할코일(L2,L5)에 흐르게 하고 상기 전류(13)를 서로 직렬 접속한 대향하는 1쌍의 분할코일(L3,L6)에 흐르게 한다.

이하, 이와 같이 구성된 플라즈마 처리장치를 사용하여 회전자계가 발생되는 것을 설명하기 위하여 설명의 편의상, 상기 대향하는 각 쌍의 분할코일마다 나누어서 설명을 한다.

먼저, 예컨대 감기처음(L1a, L4a) 사이를 통하여 양 분할코일(L1,L4)에 직류전류를 통함에 따라서 제4도에 나타낸 바와 같이 양분할코일(L1,L4)에 의하여 발생되는 주자속(Φ1, Φ4)은 이 양분할코일(L1,L4)사이의 환형철심(21)위에 위치하는 제1중간점 (P1)에서 맞부딪친다. 그런 다음, 이것들 주자속(Φ1,Φ4)은 중간점 (P1)에서 합성되어서 합성자속(Φ14)으로 되고 이 합성자속(Φ14)은 환형철심(21)으로 형성되는 공간의 중심에 일치하는 환형코일(20)의 중심(20c)으로 향하여 환형철심(21)으로부터 공기중으로 일단 나와서 환형 코일(20)의 중심(20c)을 통하며 재차 제1 중간점(p1)과 180°의 위치에 대향하는 제2중간점 (p2)에 위치하는 환형철심(21) 내에 들어가서 제2중간점(p2)에서 합성된 자속(Φ14) 2개의 주자속(Φ1,Φ4)에 서로 역방향으로 환형철심(21)의 원주 방향으로 분류한다. 따라서 환형코일(20)의 반원으로 하는 각각의 폐자로가 형성된다.

그런데, 상기의 합성된 자속(Φ14)에 대하여는 환형철심(21)의 근방에서 자속의 굽어짐에 따라 자속밀도가 성기게 되고, 또 환형코일(20)의 중앙부근에서 양분할코일(L1,L4)으로 부터의 누설자속에 의한 다소의 영향은 있다지만 환형코일(20)의 안지름보다도 약간 작은 지름의 처리기판(6)을 환형코일2(0)의 중앙에 배설하면, 처리기판(6)의 중심(6c)을 통하는 선상에서의 기판 범위내에 대한 자속분포는 균일하게 되어 제4도에 나타낸 바와 같이 합성된 자계(H1)가 제1중간점(p1)에서 제2중간점(p2)으로 향하는 방향으로 발생된다. 또, 상기의 직류전류가 반등하였을 때, 마찬가지로 하여 자계(h1)와는 반대의 방향을 구비한 (h4)가 발생된다.

이와 같이 직류 전류를 분할코일(L1,L4)에 흐르게 하고 이어서 분할코일(L2,L5)에 흐르게 하고 계속 분할코일(L3,L6)에 흐르게 한다. 그런다음 반전한 직류 전류를 상기의 순서로 흐르게 하고 따라서 H1→H2→H3→H4→H5의 순서로 자계가 환형코일의 중심(20c)에 대하여 60°씩 위치를 바꾸어서 형성되어 예컨대 시계 방향 회전으로 1회전하는 회전자계가 형성된다.

한편, 평행 평판전극인 양극 전극(2)과 음극전극(3)의 사이에 고주파 전원(5)을 사용하여 고주파 전압을 인가함에 따라, 전극(2,3) 사이에 고주파 전계가 발생되고, 또한 종래예와 마찬가지로 처리가스를 이 처리실(1) 내에 도입함에 따라서 플라즈마를 발생시켜 여러 가지의 처리에 사용할 수 있다.

여기서 수학식 5로 나타낸 교류전류(11)를 분할코일(L1,L4)에 흐르게 하고, 수학식 6으로 나타낸 교류전류(12)를 분할코일(L2,L5)에 흐르게 하고, 수학식 7에 의하여 나타낸 교류전류를 분할코일에 흐르게 하고 따라서 합성자계의 세기(H)가 시간에 대하여 일정하고 또 일정한 각속도로 시계 회전방향으로 회전하는 회전자계를 발생시킬수 있다. 더우기 본 실시예에 있어서는 회전자계의 주파수를 예컨대 0.1~3[Hz]정도로 설정하고 있다.

제5도는 제1변형예인 플라즈마 처리장치를 나타낸 종단면도 및 블록도로서, 2개의 환형코일(25a,25b)을 처리실(1)의 축 방향으로 이 처리실(1)의 외주에 대향하여 배치되어 있다. 즉 제1도에 나타낸 환형 코일(20)을 2분할하여 상하방향으로 평행하게 되도록 2개의 환형코일(25a,25b)을 배설하여도 좋다.

여기서, 양 환형코일(25a,25b)의 중간면(h)내에 처리기판(6)의 처리면을 배설하면, 중간면(h)에 있어서의 합성자계의 처리면에 수직한 성분끼리는 서로 크기가 같고, 또한 역방향이기 때문에 부정으로 조화되어서 처리기판에 대한 수직 자계성분의 발생은 해소된다. 제1변형예에 있어서 상하에 배치한 환형코일(25a,25b)의 간격을 변화하여, 중간면(h) 내의 자속밀도를 균일하게 되도록 조정하여도 좋다.

상기의 제1실시예에 있어서는 모든 분할코일(L1)~(L6)의 감는 방향을 동일하게 하고 있으나 예컨대 제8도의 제2변형예의 환형코일(20a)에 나타낸 바와 같이 분할코일(L1)~(L3)을 동일 방향으로 감고, 분하코일(L4)~(L6)을 역방향으로 감는 한편, 제9도에 나타낸 바와 같이 6개의 분할코일(L1~L6)을 접속하고 또한 3상 교류전원(30)에 접속하여도 좋다. 즉, 분할코일(L1)의 감기끝(L1b)과 분할코일(L4)의 감기 처음(L4a)이 접속되고 또 분할코일(L2)의 감기끝(L2b)과 분할코일(L5)의 감기처음(L5a)이 접속되며 또한 분할코일(L3)의 감기끝(L2b)과 분할코일(L6)의 감기처음(L6a)이 접속된다. 분할코일(L1)의 감기처음(L1a)과 분할코일(L6)의 감기끝(L6b)이 서로 접속되고 또한 교류전원(30)의 A상 출력단자에 접속되며, 또 분할 코일(L3)의 감기 처음(L3a)과 분할코일(L5)의 감기끝(L5b)이 서로 접속되고, 또한 교류전원(30)의 B상 출력단자에 접속되며 또한 분할코일(L3)의 감기처음(L3a)과 분할코일(L5)의 감기끝(L5b)이 서로 접속되고, 또한 교류 전원(30)의 C 상 출력단자에 접속된다. 이상과 같이 구성함에 따라 제1실시예와 마찬가지로 회전자계를 발생할 수 있다.

[제2실시예]

제10도는 본 발명에 관한 제2실시예인 2상 교류전원을 사용하는 플라즈마 처리장치에 있어서의 환형코일(20b)을 구성하는 4개의 분할코일(L1)~(L4)을 모식적으로 나타낸 평면도이며, 제11도는 제10도의 환형코일(20b)을 구성하는 4개의 분할코일의 결선방법과, 2상 교류전류를 상기 4개의 분할코일에 흐르게 하는 방법을 나타낸 접속도이다.

이하, 제2실시예의 구성에 대하여 제1실시예와의 상이점만을 상세히 설명한다.

제10도에 나타낸 바와 같이 환형철심(21)을 그 중심으로 하여 90°각도의 각 영역으로 분할하여, 분할된 각 영역에 각기 분할코일(L1)~(L4)를 동일방향으로 감는다. 또 제11도에 나타낸 바와 같이 분할코일(L1)의 감기끝(L1b)과 분할코일(L3)의 감기끝(L3b)이 접속되고, 분할 코일(L2)의 감기끝(L2b)과 분할코일(L4)의 감기끝(L4b)이 접속된다. 분할코일(L1)의 감기처음(L1a)과 분할코일(L2)의 감기처음(L2a)이 접속되고 또한 2상교류전원(도면에 없음)의 공통 출력단자에 접속되고, 분할코일(L4)의 감기처음(L4a)이 상기의 2상 교류전원의 A상 출력단자에 접속되고, 분할코일(L3)의 감기(L3a)처음이 2상 교류전원의 B상 출력단자에 접속된다.

그리고, 2상 교류전원을 사용하여 다음식으로 나타내는 전류(11)를 대향하는 한쌍의 분할코일(L1,L3)에 흐르게 하여 다음식으로 나타내는 전류(12)를 대향하는 한쌍의 분할코일(L2,L4)에 흐르게 한다.

이상과 같이 구성함에 따라, 제1실시예와 마찬가지로 회전하는 자계를 발생시킬 수 있다.

더욱이, 제2변형예와 마찬가지로 분할코일(L1,L2)의 감는 방향과 분할 코일(L3,L4)의 감는 방향을 다르게 하여 대향하는 각쌍의 분할코일과 과 (L4)의 직렬 접속의 접속관계를 다르게 하여도 좋다.

[제3실시예]

제12도는 본 발명에 관한 제3실시예인 4상 교류전원을 사용하는 플라즈마 처리장치에 있어서의 환형코일(20c)을 구성하는 8개의 분할코일(L1)~(L8)을 모식적으로 나타낸 평면도이며, 제13도는 제12도의 환형코일(20c)을 구성하는 8개의 분할코일(L1)~(L8)의 결선방법과, 4상 교류전기를 상기 8개의 분할코일에 흐르게(L1)~(L8) 하는 방법을 나타낸 접속도이다. 이하, 제3실시예의 구성에 대하여, 제1실시예와의 상이점만을 상세히 설명한다.

제12도에 나타낸 바와 같이 환형철심(21)을 그 중심을 중심으로 하여 45°각도의 각 영역으로 분할하여, 분할된 각 영역에 각기 분할코일(L1)~(L8)을 동일 방향으로 감게 된다. 또, 제13도에 나타낸 바와같이, 8개의 분할코일(L1)~(L8)과 4상 교류전원(도면에 없음)이 접속된다.

그리고, 4상 교류전원을 사용하여 다음식으로 나타내는 전류(11)를 대향하는 한쌍의 분할코일(L1,L5)에 흐르게 하고, 다음식으로 나타내는 전류(12)를 대향하는 한쌍의 분할코일 (L2,L6)에 흐르게 하고, 다음식으로 나타내는 전류(13)을 대향하는 한쌍의 분할코일(L3,L7)에 흐르게 하여 다음식으로 나타내는 전류(14)를 대향하는 한쌍의 분할코일(L4,L8)에 흐르게 한다.

이상과 같이 구성함에 따라 제1실시예와 마찬가지로 회전하는 자계를 발생시킬수 있다.

더욱이 제2변형예와 마찬가지로 상기하였는바 대향하는 한쌍의 분할코일끼리의 감는 방향을 서로 다르게 하여 대향하는 한 쌍의 분할 코일의 직렬 접속의 접속 관계를 다르게 하여도 좋다.

[제4실시예]

제14도는 본 발명에 관한 제4실시예인 6상 교류전원을 사용하는 플라즈마 처리장치에 있어서의 환형코일(20d)을 구성하는 12개의 분할코일(L1)~(L12)을 모식적으로 나타낸 평면도이며, 제15도는 제14도의 환형코일(20d)을 구성하는 12개의 분할코일(L1)~(L12)의 결선방법과, 4상 교류전류를 상기 8개의분할코일에 흐르게 하는 방법을 나타낸 접속이다. 이하, 제4실시예의 구성에 대하여, 제1실시예와의 상이점만을 상세히 설명한다.

제14도에 나타낸 바와 같이 환형철심 (21)을 그 WNDTLQDMF 중심으로 하여 30°각도의 각 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역에 각기 분할코일(L1)~(L12)을 동일방향으로 감게된다. 또, 제15도에 나타낸 바와 같이 12개의 분할코일(L1)~(L12)과 6상 교류전원(도면에 없음)이 접속된다. 그리고 6상 교류전원을 사용하여 다음식으로 나타내는 전류(11)를 대향하는 한쌍의 분할코일(L1,L7)에 흐르게 하고 다음식으로 나타내는 전류(12)를 대향하는 한쌍의 분할코일(L2,L8)에 흐르게 하고, 다음식으로 나타내는 전류(13)를 대향하는 한쌍의 분할코일(L3,L9)에 흐르게 하고, 다음식으로 나타내는 전류(14)를 대향하는 한쌍의 분할코일(L4,L10)에 흐르게 하고,다음식으로 나타내는 전류(15)를 대향하는 한쌍의 분할코일(L5,L11)에 흐르게 하고 다음식으로 나타내는 전류 (16)를 대향하는 한쌍의 분할코일 (L6,L12)에 흐르게 한다.

이상과 같이 구성함에 따라 제1실시예와 마찬가지로 회전하는 자계를 발생시킬 수 있다.

더욱이, 제2변형예와 마찬가지로 상기 대향하는 한쌍의 분할 코일끼리의 감는 방향을 서로 다르게 하여 대향하는 한쌍의 분할 코일의 직렬 접속의 접속 관계를 다르게 하여도 좋다.

[그 밖의 실시예]

이상의 제1~제4실시예의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 서로 위상차π/n를 지닌 여러(n)개의 비대칭 n상 교류전류를 발생하는 교류전원과 4이상의 짝수개인 2n개의 분할코일으로 구성되는 환형코일을 사용하는 경우에 적용할 수 있다.이러한 경우 환형철심(21)을 그 중심을 중심으로 하여 π/n 각도의 2n개의 영역으로 분할하고 분할된 각 영역에 각기 분할 코일을 감아서 서로 대향하는 각 쌍의 분할코일에 의하여 발생되는 2개의 자계의 각 방향이 상기한 처리실내에서 서로 평행으로 되고, 상기 교류전원에 의하여 발생되는 여러(n)개의 교류전류가 각기 상기한 바 서로 대향하는 각 쌍의 분할코일에 흐르도록 구성하여도 좋다.

더욱이, 2π/n의 공간각을 이루는 각쌍의 분할코일에, 위상차2π/n를 지닌 여러(n)개의 대칭n상 교류전류를 흐르게 함에 따라서 회전자계를 발생시켜도 좋다. 에컨대 수학식 1~수학식3에 따라서 교류전류11~13 으로 된 대칭 3상 교류의 전원과, 제2도~제4도에 나타낸 분할코일(L1~L6)을 사용하는 경우, 수학식 1에 따라서 나타내는 전류(11)를 분할코일에 흐르게 하고, 수2에 따라서 나타내는 전류(12)를 분할코일에 흐르게 하고, 수3에 따라서 나타내는 전류(13)를 분할코일(L2,L5)에 흐르게 함에 따라서 즉, 서로2π/3의 위상차를 지닌 3개의 교류전류(11~13)를 각기, 1π/3-의 공간각을 이루는 각쌍의 분할코일에 흐르게 함에 따라서 회전자계를 발생시킬 수 있다.

또한 상기의 실시예에서는 회전자계발생수단으로서 사용되는 환형코일(20,20a)~(20d)의 중심면을 처리기판의 처리면 근방이 되도록 배설하였으나 처리조건, 처리의 종류등에 따라 이 코일의 중심면과 처리면의 거리는 임의로 선정된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 회전자계 발생 수단으로서의 철심을 지닌 환형 코일을 처리실의 외주에 둘려 설치하였으므로 종래예와 같이 헬름홀쯔 코일에 따라 회전자계를 발생시키는 경우에 비하여 장치의 소형화를 도모하게 되고, 소비전력의 저감을 도모하게 된다. 또한 종래예와 같이 종류가 다른 코일을 제작할 필요가 없으므로 저코스트이고 경제성이 뛰어나 있다.

Claims (1)

1. 처리실내에 배설되어 고주파전압이 인가되어서 고주파전계를 발생하는 평행평판 전지의 면과 평행으로 회전자계를 발생하는 플라즈마 처리장치에 있어서 서로 π/n또는 2π/n위상차를 지닌 여러(n)개의 n상 교류전류를 발생하는 교류전원과, 상기 처리실의 외주에 배설되는 환형철심과 상기 환형철심의 전체둘레에 각쌍의 분할코일이 서로 대향하도록 감겨진 2n개의 분할코일으로 된 환형코일과 서로 대향하는 각 쌍의 분할코일에 따라서 발생되는 2개의 자계가 상기 처리실내에서 동일방향으로 향하여 서로 평행이고, 교류전원에 의하여 발생되는 상기한 바 여러 (n)개의 교류전류가 각기 서로 대향하는 각쌍의 분할 코일에 흐르도록 교류전원과 분할코일을 전기적으로 접속하는 접속수단등을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.