JP2015128047A - 遠隔プラズマソースのためのプラズマブロック - Google Patents

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Abstract

【課題】遠隔プラズマソースのためのプラズマブロック、すなわち遠隔プラズマソースによる真空チャンバのクリーニング工程でプラズマソースと真空チャンバとの間のプラズマの発生及び流れを誘導するプラズマブロックを提供する。【解決手段】プラズマブロックは、互いに連結される2つのサブブロック10が結合されて形成された外部連結通路14と内部連結通路131a、131bとを含み、内部連結通路131a、131bは、通路の長手方向に沿って直線状に延びる直線延長部分と、外部連結通路14と合う位置を基準に曲面を形成する曲線で延びる曲線延長部分と、からなり、曲線延長部分は、球面表面または複合球面表面を形成し、そして、内部連結通路131a、131bの球面表面または複合球面表面は、外部連結通路14の外部表面141の折り曲げられた地点で形成される表面に比べて、曲線で延びる長さが同一か、または長い。【選択図】図1A

Description

本発明は、遠隔プラズマソースのためのプラズマブロックに係り、具体的に、遠隔プラズマソースによる真空チャンバのクリーニング工程でプラズマソースと真空チャンバとの間のプラズマの発生及び流れを誘導するプラズマブロックに関する。
遠隔プラズマとは、真空チャンバまたは工程チャンバから分離された位置に設けられたプラズマ発生装置によって生成されたプラズマまたは離隔された空間から発生して拡散されるプラズマを言う。このように発生したプラズマは、適切な誘導経路を通じて洗浄のために、真空チャンバの内部に誘導されうる。遠隔プラズマ洗浄システムまたはプラズマブロックで洗浄ガスまたは発生したプラズマのような流体が効率的に流動しうる流動構造が要求される。特別に、流体の流れを効果的に誘導することができる内部流動経路を有した遠隔プラズマソースのためのプラズマブロックが要求される。
本発明は、遠隔プラズマソースのためのプラズマブロックを提供する。
本発明の適切な実施形態によれば、互いに連結される2つのサブブロックが結合されて形成された外部連結通路と内部連結通路とを含むプラズマブロックが提供され、前記内部連結通路は、通路の長手方向に沿って直線状に延びる直線延長部分と、前記外部連結通路と合う位置を基準に曲面を形成する曲線で延びる曲線延長部分と、からなり、前記曲線延長部分は、球面表面または複合球面表面を形成する。
本発明の他の適切な実施形態によれば、前記内部連結通路の球面表面または複合球面表面は、前記外部連結通路の外部表面の折り曲げられた地点で形成される表面に比べて、曲線で延びる長さが同一か、または長い。
本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、前記球面表面または複合球面表面は、5軸加工される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記5軸加工のための加工ツールは、加工部位に至る経路を通じて挿入可能な直径を有しながら延びる挿入部材及び挿入部材の端部に形成され、第1方向に延びる第1カッター及び第2方向に延びる第2カッターを含む。
本発明によるプラズマブロックを形成するサブブロックの実施形態及び比較例を示した図面である。 本発明によるプラズマブロックを形成するサブブロックの実施形態及び比較例を示した図面である。 本発明によるプラズマブロックを形成するサブブロックに適用可能な連結構造の実施形態を示した図面である。 本発明によるプラズマブロックを形成するサブブロックの経路を加工するための加工ツールの実施形態を示した図面である。 本発明によるプラズマブロックを形成するサブブロックの経路を加工するための加工ツールの実施形態を示した図面である。 本発明による遠隔プラズマソースブロックの実施形態を示した図面である。
以下、本発明は、添付した図面に提示された実施形態を参照して詳細に説明されるが、実施形態は、本発明の明確な理解のためのものであって、本発明は、これに制限されるものではない。下記の説明で、互いに異なる図面で同じ図面符号を有する構成要素は、類似した機能を有するので、反復説明はせず、公知の構成要素は、簡略に説明されるか、省略されるが、本発明の実施形態から除外されるものと理解されてはならない。
図1A及び図1Bは、本発明によるプラズマブロックを形成するサブブロック10の実施形態及び比較例を図示したものである。
図1A及び図1Bを参照すれば、本発明によるプラズマブロックは、互いに連結される2つのサブブロック10が結合されて形成された外部連結通路14と内部連結通路131a、131bとを含み、前記内部連結通路131a、131bは、通路の長手方向に沿って直線状に延びる直線延長部分と、前記外部連結通路14と合う位置を基準に曲面を形成する曲線で延びる曲線延長部分と、からなり、前記曲線延長部分は、球面表面または複合球面表面を形成し、そして、前記内部連結通路131a、131bの球面表面または複合球面表面は、前記外部連結通路14の外部表面141の折り曲げられた地点で形成される表面に比べて、曲線で延びる長さが同一か、または長い。
本発明によるプラズマブロックは、遠隔プラズマソース(remote plasmasource)に適用可能である。プラズマブロックにプラズマの発生のための、例えば、鉄心コア、トランスフォーマーまたは電極のようなものが配置される。プラズマブロックの一側に洗浄のためのフッ化窒素(NF3)またはアルゴンのような不活性ガスからなる洗浄ガスが投入され、そして、他側にプラズマ状態のF、F2、N、N2またはArのようなプラズマが排出されうる。工程は、例えば、化学気相蒸着のような蒸着工程になりうるが、これに制限されず、多様な半導体工程の洗浄工程を含みうる。洗浄ガスの種類またはプラズマ発生構造は、洗浄工程によって適切に決定され、本発明は、提示された実施形態に制限されるものではない。
図1Aの(a)及び(b)は、プラズマブロックを形成する1つのサブブロック10の実施形態についての斜視図及び正面図をそれぞれ図示したものである。
サブブロック10は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金のような金属素材からなり、洗浄ガスが注入されるか、またはプラズマが排出される外部連結通路14及び互いに異なるサブブロック10の間の流体移動のための内部連結通路131a、131bを有する。一対のサブブロック10が互いに結合されてプラズマブロックを形成し、サブブロック10の結合によって、外部連結通路14及び内部連結通路131a、131bは、互いに連結された流体移送経路を形成する。
サブブロック10は、外部連結通路14が延びる本体11、本体11の両側面に形成された側面ベース12a、12b、及びそれぞれの内部連結通路131a、131bの入口になる流入コネクタ13a、13bを有しうる。そして、必要に応じて、1つの流入コネクタ13bに挿入ガイド132が形成されうるが、必ずしも要求されるものではない。
サブブロック10にプラズマの発生ユニットの固定のための多様な構造が形成され、本発明は、このような構造によって制限されるものではない。
図1Aの(b)に図示されたように、外部連結通路14は、1つの側面ベース12aに形成された入口121から本体11の内部に沿って円形の断面を有するように延びられ、例えば、流入コネクタ13aの下側まで延びられる。内部連結通路131a、131bは、それぞれの流入コネクタ13a、13bから本体11の内部に円形の断面を有するシリンダー状に延びられる。そして、1つの内部連結通路131aは、外部連結通路14の端部と合い、そして、他の1つの内部連結通路131bは、外部連結通路14の中間部分と合う。外部連結通路14は、本体11の外側に形成される第1表面141と内部連結通路131a、131bと合う第2表面142とからなり、そして、第1表面141と第2表面142は、互いに連結されてシリンダー状の通路を形成しうる。本明細書で、第1表面141は、外部表面、そして、第2表面142は、内部表面であると名付けられる。
円筒まわり面を形成する第2表面142は、端部及び中間部分でそれぞれ円筒状の内部連結通路131a、131bの端部と合う。そして、1つの内部連結通路131aと連結されて1つの通路を形成し、そして、他の1つの内部連結通路131bと合って、3つの分枝通路またはT型通路を形成する。そして、外部連結通路14と内部連結通路131a、131bとが合う位置に境界面が形成されうる。
本発明によれば、境界面は、立体角(solid angle)で表示される球面表面または複合球面表面R2、R3、R4を形成しうる。例えば、境界面は、多数個の互いに異なる曲率半径を有する曲面が互いに結合されて形成される球面表面または複合球面表面を形成しうる。例えば、境界面は、外部連結通路14の内側に突設されたブロックレンズ球面と類似した形状を有しうる。代案として、境界面は、流体の流れを誘導するための有線形状を有しうる。有線形状は、渦流の発生が防止されるように流れ方向に垂直になる方向に曲面状になることを意味する。一方、外部連結通路14の第1表面141の端部も、境界面と同一か、または類似した幾何学的構造を有しうる。また、第1表面141の端部も、実質的に内部連結通路131aと合う境界面に該当し、そして、球面表面または複合球面表面R1に形成されうる。但し、このように、1つの通路の折り曲げられた地点で形成される球面表面または複合球面表面R1は、互いに異なる2つのシリンダー状を連結するための曲面状になりうる。球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4の曲率半径は、境界面に沿って互いに異なり、曲率半径または立体角は、例えば、外部連結通路14で曲線で延びる部分と内部連結通路131a、131bで曲線で延びる部分とによって決定されうる。
曲率半径または立体角の中心(実際に、球面表面または複合球面表面の中心は、外部連結通路または内部連結通路の外部に位置する。説明の便宜上、外部に位置する中心と対称になる外部連結通路または内部連結通路の位置を中心と仮定する)は、例えば、外部連結通路14の長手方向の中心線と内部連結通路131a、131bの延長方向の中心線とによって決定されうる。そして、境界面R1、R2で1つの通路が形成される場合、球面表面または複合球面表面の立体角は、外部球面表面の複合球面表面の立体角と同一か、または大きいが、外部連結通路14と内部連結通路131a、131bとの構造によって多様に形成されうる。望ましくは、第2表面142によって形成される球面表面または複合球面表面R2、R3、R4の球面を形成する曲線延長長さは、外部表面141によって形成される球面表面または複合球面表面R1の球面を形成する曲線延長長さに比べて、同一か、または大きい。球面を形成する曲線延長長さは、内部連結通路131a、131bと外部連結通路14との曲面が始まるそれぞれの位置を連結する曲面を形成する曲線の延長長さを意味し、具体的に、互いに異なる位置を連結する曲面を形成する最大曲線形状の延長長さ、最小曲線形状の延長長さまたは曲線形状の平均延長長さを意味する。
球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4の形成は、通路全体にわたって流体の滞留空間が形成されないようにする。プラズマまたは洗浄ガスの流れ過程でエッジ面にエッチングが発生しないようにする。そして、外部連結通路14または内部連結通路131a、131bの表面コーティング過程で均一なコーティングがなされるようにする。また、経路の断面積に沿って均一な流動圧力を形成させる。さらに、内部で渦流の発生を防止させる。このような多様な目的または利点が発生するように、球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4の曲率半径または立体角が決定されうる。
本発明によれば、球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4は、互いに異なるシリンダーチューブが合って形成される面ではない既定の曲率半径または立体角を有するように境界面を形成することを意味する。球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4の立体角は、曲線形態の延長長さが長くなるほど大きくなる。球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4は、あらゆる境界面で形成されなければならないものではない。例えば、外部表面の球面表面または複合球面表面R1は、1つの方向に曲率半径を有する反った曲面(Curved Surface)になりうる。言い換えれば、互いに異なる方向に延びる2つのシリンダー状が合いながら形成される滑らかな曲面になりうる。
図1Bの(b)は、球面表面または複合球面表面が形成されていない接合面A1、A2、A3、A4が形成されたサブブロックの実施形態を図示したものである。
図1Bの実施形態で、それぞれの接合面A1、A2、A3、A4は、1つの方向に曲率半径が形成されるか、または2つのシリンダー状またはチューブ状が合う交差部分を柔らかに連結するための曲面になりうる。このような場合、接合面A1、A2、A3、A4は、立体角を形成しないか、球面を形成しないか、凸レンズまたは凹レンズのようなレンズ球面を形成しない。
球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4は、例えば、5軸マシンによって加工され、球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4の形成のための固有な構造を有したミーリングまたは切削工具によって形成されうる。例えば、球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4は、XYZ軸及び2つの回転軸CAからなるマシニングセンターで加工されうる。
以下、本発明による球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4が形成される過程について説明される。
図2は、本発明によるプラズマブロックを形成するサブブロックに適用可能な連結構造の実施形態を図示したものである。
図2を参照すれば、外部連結通路14は、第1表面141と第2表面142とを有し、そして、内部連結通路131a、131bは、第1表面231と第2表面232とを有するか、または第2表面232のみを有しうる。
球面中心Cは、外部連結通路14と内部連結通路131a、131bとの中心線の交点によって決定されうる。境界面で球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4が形成されなければならない基準位置B1、B2が決定されうる。基準位置B1の1つは、内部連結通路131a、131bの第2表面232に、そして、基準位置B2の他の1つは、外部連結通路14の第2表面142に設定しうる。基準位置B1、B2は、例えば、外部連結通路14の第1表面141と内部連結通路131aの第1表面231とが合う面を基準に決定されうる。具体的に、球面中心Cから2つの第1表面141、231が合う中心に至る基準直線BL0が決定されうる。そして、2つの第1表面141、231が合う部分を柔らかに連結する最小曲線で連結する場合、内部連結通路131a及び外部連結通路14の直線延長面と合う位置が決定されうる。そして、それぞれの位置で基準直線BL0に平行な2つの設定直線BL1、BL2が決定されうる。そして、基準位置B1、B2は、内部連結通路131a及び外部連結通路14の第2表面232、142に2つの設定直線BL1、BL2に基づいて決定される。望ましくは、基準位置B1、B2は、設定直線BL1、BL2の外側に位置されうる。このような方法で、球面表面または複合球面表面R2が決定されうる。言い換えれば、球面表面または複合球面表面のうち、内部連結通路131a、131bの内部表面142によって形成される曲面に該当する曲線延長長さL2、L3、L4は、外部表面141によって形成される曲面に該当する曲線延長長さL1に比べて、同一か、または大きくなる。そして、曲面に該当する曲線延長長さL1、L2、L3、L4は、前述したように、内部連結通路131a、131bと外部連結通路14との曲面が始まるそれぞれの位置を連結した曲面に沿った曲線形態の延長長さを意味し、具体的に、互いに異なる位置を連結する曲面を形成する曲線の最大延長長さ、曲線の最小延長長さまたは曲線の平均延長長さを意味する。一方、前記のような方法で、立体角SAが決定されうる。他の球面表面または複合球面表面R3、R4は、決定された球面表面または複合球面表面R2に準じて設定しうる。
基準位置B1、B2は、第2表面142、232の延長方向及びまわり面に沿って決定されうる。これにより、延長方向または長さ方向に該当する立体角SAの大きさとまわり面に該当する立体角の大きさは、互いに異なりうる。これにより、図2の(c)に図示されたように、まわり面の少なくとも1つが互いに異なる形状を有する球面表面または複合球面表面R2に形成されうる。また、球面表面または複合球面表面R2の内部の互いに異なる内部表面P1、P2は、互いに異なる曲率半径を有しうる。
基準位置B1、B2の決定及び内部表面P1、P2のそれぞれの位置で曲率半径が決定されるか、または互いに異なる内部表面部分の曲率半径または立体角が決定されれば、5軸マシニングセンターでミーリングまたは切削工具によって、球面表面または複合球面表面が加工されうる。
球面表面または複合球面表面R1、R2、R3、R4は、多様な方法で形成され、本発明は、提示された実施形態に制限されるものではない。
以下、このような球面構造または複合球面構造の加工のための加工ツールの実施形態について説明される。
図3A及び図3Bは、本発明によるプラズマブロックを形成するサブブロックの経路を加工するための加工ツール30の実施形態を図示したものである。
図3A及び図3Bを参照すれば、加工ツール30は、加工部位に至る経路を通じて挿入可能な直径を有しながら延びる挿入部材321、及び挿入部材321の端部に形成され、第1方向に延びる第1カッター312a及び第2方向に延びる第2カッター313aを含み、第1カッター312aまたは第2カッター313aは、加工部位を加工する切断刃312b、313b及び切断刃312b、313bの背面を形成しながら曲面を中心方向に延びる背面本体312c、313cからなりうる。
加工ツール30は、前述した境界部位の加工に適用可能であるが、望ましくは、内部境界部位の加工に適用可能である。加工ツール30によって、5軸加工方式によって内部境界部位が加工され、内部境界部位の曲面構造は、あらかじめ決定されうる。
結合ユニット32は、ミーリングマシンまたは加工装置に固定される固定部材323及び経路の内部にカッターユニット31を挿入させる挿入部材321からなり、固定部材323と挿入部材321は、連結部位322によって連結されうる。固定部材323は、ミーリングマシンまたは挿入部材321に固定される任意の形状を有し、そして、挿入部材321は、経路の直径及び加工されなければならない部位に至る距離に基づいて直径及び長さが決定されうる。例えば、挿入部材321は、カッターユニット31の全体直径及び固定部材323に比べて小さな直径を有し、長さ方向に一定の直径を有しながら延びる構造を有しうる。固定部材323、連結部品322、及び挿入部材321は、一体に形成されるか、または分離可能な構造を有しうる。
カッターユニット31は、挿入部材321の端部に形成されたカッターコア311、カッターコア311から第1方向に延びる第1カッター312及びカッターコア311から第2方向に延びる第2カッター313からなりうる。第1カッター312及び第2カッター313は、互いに異なる方向または対向する方向に延びられ、対称構造からなりうる。図3Bを参照すれば、カッターコア311は、第1コア311a及び第1コア311aと対向するように形成される第2コア311bからなり、そして、第1コア311aと第2コア311bは、中心境界線311cで一部が合う。中心境界線311cは、第1コア311a及び第2コア311bに比べて、上側に突出した形状を有し、これにより、中心境界線311cは、床を形成する。これにより、第1コア311aと第2コア311bは、中心境界線311cで一部が互いに合う傾斜面を形成する。このようなカッターコア311の構造は、経路の内部で第1カッター312及び第2カッター313が多様な角度で回転するようにする。
第1カッター312及び第2カッター313は、カッターコア311から水平方向に延びる切断刃312b、313b及び切断刃312b、313bを支持する形状を有しながら、切断刃312b、313bの端部から漸次的に半球型に形成される背面本体312c、313cからなりうる。切断刃312b、313bは、全体的に加工刃で形成されるか、端部が加工刃で形成され、そして、切断刃312b、313bは、半円状になりうる。このように、第1カッター312及び第2カッター313は、互いに逆方向に延びる羽根の構造を有しうる。
第1カッター312及び第2カッター313は、以下で説明される曲面加工のための多様な形状を有し、本発明は、提示された実施形態に制限されるものではない。
加工ツール30によって内部境界部位が加工され、それにより、内部経路及び外部経路の加工が完了すれば、表面処理工程が進行しうる。
内部経路及び外部経路の加工が完了した2つのサブブロックが結合されてプラズマブロックを形成しうる。
図4は、本発明による遠隔プラズマソースブロック40の実施形態を図示したものである。
図4を参照すれば、本体41に外部連結通路42が形成され、外部形成通路42は、互いに異なる曲線形態の延長長さを有しながら類似した断面直径を有する内部連結通路43a、43bと端部及び中間部分で合って、球面表面または複合球面表面を形成する。同一か、または類似した構造を有する2つのサブブロック40a、40bに形成された互いに異なる内部連結通路43a、43bを互いに連結させることによって、プラズマブロック40が形成されうる。洗浄ガスは、入口42を通じて流入され、プラズマ発生ユニット(図示せず)によってプラズマ状態になりうる。入口42は、本体41の内部に形成された外部連結通路44と連結され、発生したプラズマは、内部連結通路43a、43bを通じて流れて、本体41の他方に形成された出口に排出されて真空チャンバに誘導されうる。
サブブロック40a、40bは、多様な構造で形成され、本発明は、提示された実施形態に制限されるものではない。
本発明によるプラズマブロックは、発生したプラズマまたは注入ガスが特定空間に滞留されることを防止することによって、プラズマの特性を向上させるという利点を有する。また、本発明によるプラズマブロックは、流体の流れの向上によってプラズマ発生効率を向上させながら、プラズマブロックの耐久性を向上させるという長所を有する。さらに、本発明によるプラズマブロックは、内部エッチのエッチングを防止させながら、それと同時に、プラズマによる損傷を防止するためのコーティング面を均一にするという利点を有する。
以上、本発明は、提示された実施形態を参照して詳細に説明されたが、当業者は、提示された実施形態を参照して、本発明の技術的思想を外れない範囲で多様な変形及び修正発明を作ることができる。本発明は、このような変形及び修正発明によって制限されず、但し、下記に添付した特許請求の範囲によって制限される。
本発明は、遠隔プラズマソースのためのプラズマブロック関連の技術分野に適用可能である。

Claims (4)

  1. 互いに連結される2つのサブブロックが結合されて形成された外部連結通路と内部連結通路とを含むプラズマブロックにおいて、
    前記内部連結通路は、通路の長手方向に沿って直線状に延びる直線延長部分と、前記外部連結通路と合う位置を基準に曲面を形成する曲線で延びる曲線延長部分と、からなり、前記曲線延長部分は、球面表面または複合球面表面を形成することを特徴とするプラズマブロック。
  2. 前記内部連結通路の球面表面または複合球面表面は、前記外部連結通路の外部表面の折り曲げられた地点で形成される表面に比べて、曲線で延びる長さが同一か、または長いことを特徴とする請求項1に記載のプラズマブロック。
  3. 前記球面表面または複合球面表面は、5軸加工されることを特徴とする請求項1に記載のプラズマブロック。
  4. 前記5軸加工のための加工ツールは、加工部位に至る経路を通じて挿入可能な直径を有しながら延びる挿入部材及び挿入部材の端部に形成され、第1方向に延びる第1カッター及び第2方向に延びる第2カッターを含む請求項3に記載のプラズマブロック。
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