KR101320969B1 - 나노 입자 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노 입자 제조 장치를 제공한다. 상기 나노 입자 제조 장치는 내부에 기판이 안착되는 스테이지가 배치되는 챔버와; 내부에 플라즈마 형성 가스 및 공정 가스가 유입되는 공정 영역이 형성되고, 상기 공정 영역이 상기 챔버의 내부와 연결되도록 상기 챔버의 상단에 설치되는 절연 튜브와; 상기 절연 튜브를 에워싸도록 형성되며, 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 제공하는 플라즈마 안테나 부와; 상기 절연 튜브의 외측 둘레에서의 상기 전력 제공 위치를 가변시키는 위치 가변부와; 상기 챔버와 상기 절연 튜브의 사이에 설치되며, 상기 플라즈마에 의하여 분해된 공정 가스의 입자를 상기 챔버 측으로 통과시키는 배플; 및 상기 입자를 배출 및 일정량 포집하는 배출부를 포함한다.

Description

나노 입자 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING NANO-SIZED POWDER}
본 발명은 나노 입자 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유도 결합형 플라즈마(ICP: Inductive Coupled Plasma)와 용량 결합형 플라즈마(CCP: Capacitive Coupled Plasma)는 반도체, MEMS(Micro-ElectroMechanical System) 공정의 기능성 또는 내마모성 코팅과 같은 공정에 널리 쓰이는 기술이다.
상기의 플라즈마를 실리콘 나노입자 결정을 생성하기 위한 공정을 적용함에 있어서 가능하면 주어진 조건 하에서 서브스트레이트 상에 박막이 형성되지 않고 나노입자를 고효율적으로 형성할 수 있어야 한다.
그리고, 작은 나노입자로서 결정을 형성해야 하므로 플라즈마를 통하여 서브스트레이트로 결합되는 입자가 결정을 형성하기 전에 미리 알갱이끼리 결합되어 알갱이가 커진 상태가 되면 나노입자가 용이하게 형성할 수 없는 문제가 있다.
또한 작업 조건에 따라 RF 전력을 공급하는 공급원의 안테나 위치가 고정되어 있어서 작업조건에 알맞게 조절할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 플라즈마의 형성 영역을 조절함과 아울러 제조되는 공정에서 실리콘 나노 입자가 챔버의 내부에서 서로 뭉치지 않도록 할 수 있는 나노 입자 제조 장치를 제공함에 있다.
바람직한 양태에 있어서, 본 발명은 나노 입자 제조 장치를 제공한다.
상기 나노 입자 제조 장치는 내부에 기판이 안착되는 스테이지가 배치되는 챔버와; 내부에 플라즈마 형성 가스 및 공정 가스가 유입되는 공정 영역이 형성되고, 상기 공정 영역이 상기 챔버의 내부와 연결되도록 상기 챔버의 상단에 설치되는 절연 튜브와; 상기 절연 튜브를 에워싸도록 형성되며, 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 제공하는 플라즈마 안테나 부와; 상기 절연 튜브의 외측 둘레에서의 상기 전력 제공 위치를 가변시키는 위치 가변부와; 상기 챔버와 상기 절연 튜브의 사이에 설치되며, 상기 플라즈마에 의하여 분해된 공정 가스의 입자를 상기 챔버 측으로 통과시키는 배플; 및 상기 입자를 배출 및 일정량 포집하는 배출부를 포함한다.
상기 플라즈마 안테나 부는, 상기 절연 튜브의 상단에 배치되는 제 1플라즈마 안테나와, 상기 절연 튜브의 외측 둘레를 둘러싸도록 배치되는 하나 또는 다수의 제 2플라즈마 안테나를 구비한다.
상기 제 1플라즈마 안테나는, 와류 형상 또는 판상 중 어느 하나의 형상으로 형성되고, 상기 제 2플라즈마 안테나는, 상기 절연 튜브의 외측 둘레의 상부 및 하부에 링 형상으로 배치되는 한 쌍의 안테나 링과, 상기 한 쌍의 안테나 링을 연결하는 와류 형상의 안테나를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 위치 가변부는, 외부로부터 동력을 제공 받아 상기 제 2플라즈마 안테나를 일정 위치로 승강 시키는 승강 구동부인 것이 바람직하다.
상기 절연 튜브의 외측 둘레에는 가스 공급부가 설치된다.
상기 가스 공급부는 입자 냉각용 가스 유로와 입자 형성용 가스 유로가 독립적으로 형성되는 가스 공급링과, 상기 가스 공급링에 설치되며, 상기 입자 냉각용 가스 유로와 연결되어 입자 냉각용 가스를 상기 절연 튜브 내부로 공급하는 제 1가스 공급 노즐과, 상기 가스 공급링에 설치되며, 상기 입자 형성용 가스 유로와 연결되어 입자 형성용 가스를 상기 절연 튜브 내부로 공급하는 제 2가스 공급 노즐과, 상기 가스 공급링을 일정 위치로 승강시키는 승강 조절부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 챔버는, 하방을 따라 내부 공간이 점진적으로 좁아지도록 형성되는 상부 챔버와, 상기 상부 챔버의 하단과 연결되며, 상기 스테이지가 배치되는 하부 챔버를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 배출부는, 상기 하부 챔버와 연결되는 제 1배기 라인과, 상기 상부 챔버와 연결되는 제 2배기 라인과, 상기 제 1배기 라인과 상기 제 2배기 라인과 연결되는 제 3배기 라인과, 상기 제 1배기 라인 상에 설치되며, 상기 챔버 내부 공간의 입자를 강제 흡입하는 펌프와, 상기 제 3배기 라인에 설치되며, 상기 강제 흡입되는 입자를 일정량 포집하는 트랩을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 트랩은, 양단이 상기 제 3배기 라인에 연결되는 트랩 몸체와, 상기 트랩 몸체의 양단에 설치되는 한 쌍의 수동 밸브와, 상기 트랩 몸체의 내부에 다층을 형성하여 배치되는 다수의 메쉬를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 나노 입자 제조 장치는, 챔버 온도 조절부를 더 구비한다.
상기 챔버 온도 조절부는, 상기 챔버의 벽을 따라 설치되며, 냉매가 순환 되는 제 1냉매 순환 라인과, 상기 제 1냉매 순환 라인으로 일정 온도의 냉매를 공급하는 제 1냉매 공급부와, 상기 챔버의 벽을 따라 설치되며, 외부로부터 전원을 인가 받아 가열되는 제 1히터와, 상기 제 1히터로 전원을 공급하는 제 1전원 인가부와, 외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 1냉매 공급부또는 상기 제 1전원 인가부의 작동을 선택적으로 제어하는 제 1제어부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 나노 입자 제조 장치는, 스테이지 온도 조절부를 더 구비한다.
상기 스테이지 온도 조절부는, 상기 스테이지에 내설되며, 냉매가 순환 되는 제 2냉매 순환 라인과, 상기 제 2냉매 순환 라인으로 일정 온도의 냉매를 공급하는 제 2냉매 공급부와, 상기 스테이지에 내설되며, 외부로부터 전원을 인가 받아 가열되는 제 2히터와, 상기 제 2히터로 전원을 공급하는 제 2전원 인가부와, 외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 2냉매 공급부또는 상기 제 2전원 인가부의 작동을 선택적으로 제어하는 제 2제어부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 나노 입자 제조 장치는, 온도 조절부를 구비할 수 있다.
상기 온도 조절부는 챔버 온도 조절부와, 스테이지 온도 조절부로 구성된다.
상기 챔버 온도 조절부는, 상기 챔버의 벽을 따라 설치되며, 냉매가 순환 되는 제 1냉매 순환 라인과, 상기 제 1냉매 순환 라인으로 일정 온도의 냉매를 공급하는 제 1냉매 공급부와, 상기 챔버의 벽을 따라 설치되며, 외부로부터 전원을 인가 받아 가열되는 제 1히터와, 상기 제 1히터로 전원을 공급하는 제 1전원 인가부와, 외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 1냉매 공급부또는 상기 제 1전원 인가부의 작동을 선택적으로 제어하는 제 1제어부를 구비하고,
상기 스테이지 온도 조절부는, 상기 스테이지에 내설되며, 냉매가 순환 되는 제 2냉매 순환 라인과, 상기 제 2냉매 순환 라인으로 일정 온도의 냉매를 공급하는 제 2냉매 공급부와, 상기 스테이지에 내설되며, 외부로부터 전원을 인가 받아 가열되는 제 2히터와, 상기 제 2히터로 전원을 공급하는 제 2전원 인가부와, 외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 2냉매 공급부 또는 상기 제 2전원 인가부의 작동을 선택적으로 제어하는 제 2제어부를 구비하고,
상기 제 1제어부와 상기 제 2제어부는 선택부와 전기적으로 연결되며, 상기 선택부는 상기 제 1제어부 또는 제 2제어부 중 어느 하나 또는 모두를 사용하는 선택 신호를 발생하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연 튜브의 상단부에는, 상기 플라즈마 형성 가스 및 공정 가스를 상기 절연 튜브의 내부로 공급하는 탑 노즐이 설치되되, 상기 탑 노즐은 승강 장치와 연결되어 상하로의 위치가 조절 가능한 것이 바람직하다.
본 발명은 플라즈마의 형성 영역을 조절함과 아울러 챔버의 내부에 늘어 붙지 않도록 하여 실리콘 나노 입자를 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 나노 입자 제조 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따르는 제 1플라즈마 안테나의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 제 1플라즈마 안테나의 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따르는 제 2플라즈마 안테나의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따르는 제 2플라즈마 안테나를 승강시키는 위치 가변부의 작용을 보여주는 도면이다.
도 6a는 본 발명에 따르는 가스 공급부가 더 설치된 나노 입자 제조 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 가스 공급링을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따르는 승강 조절부의 일 예를 보여주는 일부 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따르는 온도 조절부가 구비되는 나노 입자 제조 장치를 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따르는 챔버의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 나노 입자 제조 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 나노 입자 제조 장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조 하면, 본 발명의 나노 입자 제조 장치는 챔버(100)와, 절연 튜브(200)와, 플라즈마 안테나부(300)와, 위치 가변부(400)와, 배플(500) 및 배출부(600)로 구성된다.
상기 챔버(100)는 내부에 공간이 형성된다. 상기 챔버(100)의 내부 공간에는 스테이지(110)가 설치된다. 상기 스테이지(110)의 상단에는 기판(W) 또는 웨이퍼가 안착된다.
상기 배플(500)은 상기 챔버(100)의 상단측에 설치된다. 상기 배플(500)에는 다수의 홀(510)이 형성된다. 상기 홀들(510)은 나노 입자를 챔버(100)의 내부로 통과시킬 수 있다.
상기 절연 튜브(200)는 상기 챔버(100)의 상단에 설치된다. 상기 절연 튜브(200)는 쿼츠 또는 세라믹으로 형성된다.
상기 절연 튜브(200)의 내부에는 공정 영역이 형성된다.
상기 절연 튜브(200)의 공정 영역은 상기 챔버(100)의 내부 공간과 연결된다. 상기 공정 영역은 플라즈마 분위기가 형성되는 영역이다.
상기 절연 챔버(200)의 내부 상단에는 탑 노즐(250)이 설치된다.
상기 탑 노즐(250)은 외부에서 플라즈마 형성 가스 또는 공정 가스를 공급 받아 절연 챔버(200)의 상측에서 하부를 따라 절연 챔버(200)의 내부로 공급하는 장치이다.
상기 탑 노즐(250)은 별도의 승강 장치(490)와 연결될 수 있다. 상기 승강 장치(490)는 실린더와 같이 승강되는 축을 구비하는 장치일 수 있다. 이러한 경우, 상기 탑 노즐(250)은 상기 축에 고정 설치되는 것이 좋다.
상기 승강 장치(490)의 승강 동작에 의하여 상기 탑 노즐(250)은 절연 챔버(200)의 내부 상단에서 상하 일정 위치로 가변 위치될 수 있다.
따라서, 상기 탑 노즐(250)의 상하 위치 가변에 의하여, 절연 챔버(200) 상부에서 공급되는 플라즈마 형성 가스 또는 공정 가스의 공급 또는 분사 위치는 용이하게 조절될 수 있다.
상기 플라즈마 안테나 부(300)는 절연 튜브(200)를 에워싸도록 형성된다.
상기 플라즈마 안테나 부(300)는 고주파 전원 인가부(1,2)로부터 고주파 전원을 인가 받는다.
상기 플라즈마 안테나 부(300)는 상기 공정 영역에서의 플라즈마 분위기 형성을 위한 자장을 형성한다.
상기 플라즈마 안테나 부(300)는 제 1플라즈마 안테나(310)와 제 2플라즈마 안테나(320)로 구성된다.
상기 제 1플라즈마 안테나(310)는 상기 절연 튜브(200)의 상단에 설치된다.
도 2는 본 발명에 따르는 제 1플라즈마 안테나의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 2를 참조 하면, 본 발명에 따르는 제 1플라즈마 안테나(310)는 중심으로부터 외곽을 따라 와류 형상 또는 스크파이럴 형상을 형성하는 코일(310a)로 형성된다.
상기 제 1플라즈마 안테나(310)는 ICP 소스 코일과, CCP 소스 코일 및, 상기 ICP 와 CCP의 복합 하이브리드 형태의 소스 코일 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제 1플라즈마 안테나(310)는 와류 형상을 이루고, 코일(310a) 간의 간격이 중심부로부터 외곽을 따라 점진적으로 좁아지도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 제 1플라즈마 안테나(310)는 상기와 같이 중심부로부터 외곽을 따라 폭이 점진적으로 좁아지도록 형성되기 때문에, 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 조절할 수 있다.
이에 더하여, 상기 제 1플라즈마 안테나(310)는 ICP 소스 코일 또는 CCP 코일 모두를 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따르는 제 1플라즈마 안테나의 또 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 3을 참조 하면, 본 발명에 따라는 제 1플라즈마 안테나(312)는 원판상으로 형성되는 CCP 전극을 사용할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명에서의 제 1플라즈마 안테나는 ICP 코일(310,311) 또는 CCP 전극(312) 중 어느 하나를 채택할 수 있다.
상기 제 2플라즈마 안테나(320)는 절연 튜브(200)의 외측 둘레를 둘러싸도록 설치된다.
상기 제 2플라즈마 안테나(320)는 하나 또는 다수로 채택될 수 있다.
도 1을 참조 하면, 상기 제 2플라즈마 안테나(320,320')가 다수로 채택되는 경우, 이들은 절연 튜브(200)의 외측 둘레를 감싸면서 상기 절연 튜브(200) 내부의 플라즈마 분포를 효율적으로 형성할 수 있도록 배치된다.
상기 제 2플라즈마 안테나(320,320')의 배치의 구조는 한정적이지 아니하다.
도 4는 본 발명에 따르는 제 2플라즈마 안테나의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조 하면, 상기 제 2플라즈마 안테나(320)는 상기 절연 튜브(200)의 외측 둘레를 감싸면서, 절연 튜브(200)의 상하방향을 따라 와류 형상을 이루도록 형성된다.
상세하게는, 상기 제 2플라즈마 안테나(320)는 한 쌍의 안테나 링(321,322)과, 안테나(323)로 구성된다.
상기 한 쌍의 안테나 링(321,322)은 상기 절연 튜브(200)를 둘러싸도록 배치되고, 서로 상하방을 따라 일정 간격 이격되도록 배치된다.
상기 안테나(323)의 양단은 상기 한 쌍의 안테나 링(321,322)과 연결된다. 상기 안테나(323)는 상기 한 쌍의 안테나 링(321,322)의 사이에서 와류 또는 스파이럴 형상으로 형성된다.
도 5는 본 발명에 따르는 제 2플라즈마 안테나를 승강시키는 위치 가변부의 작용을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조 하면, 본 발명에 따르는 위치 가변부(400)는 상기 제 2플라즈마 안테나(320)의 승강 위치를 조절할 수 있다.
상기 위치 가변부(400)는, 외부로부터 동력을 제공 받아 상기 제 2플라즈마 안테나(320)를 일정 위치로 승강 시키는 승강 구동부인 것이 좋다.
상기 승강 구동부는 지지대(410)를 사용하여 상기 제 2플라즈마 안테나(320)를 지지하면서, 제 2플라즈마 안테나(320)의 승강 위치를 조절하는 승강 모터 또는 승강 실린더(420)일 수 있다.
상기 승강 구동부는 후술되는 제 1 또는 제 2제어부로(915,925)부터 전기적 신호를 전송 받아 작동된다. 상기 제어부(915,925)는 별도의 입력부(430)를 통하여 승강 위치값을 입력 받아, 상기 제 2플라즈마 안테나(320)가 상기 입력 받은 승강 위치값에 위치되도록 승강 구동부의 작동을 제어할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 나노 입자 제조 장치의 작용을 설명한다.
도 1을 참조 하면, 절연 튜브(200)의 내부에는 공정 가스와 플라즈마 형성 가스가 유입된다. 상기 공정 가스는 실리콘 공정 가스일 수 있다.
상기 공정 가스와 플라즈마 형성 가스는 절연 튜브(200)의 내부 상단에 설치되는 탑 노즐(250)로부터 공급될 수 있다. 상기 탑 노즐(250)은 가스 별로 하나 일수도 있고, 독립적으로 구성될 수도 있다.
고주파 전원 인가부(1,2)는 제 1플라즈마 안테나(310)와 제 2플라즈마 안테나(320)로 고주파 전원을 인가한다.
따라서, 제 1,2플라즈마 안테나(310,320)는 자장을 형성하고, 절연 튜브(200)를 둘러싸는 상태에서 절연 튜브(200)의 내부에 플라즈마 분위기를 형성한다.
상기 공정 가스는 플라즈마 분위기가 형성되면, 절연 튜브(200)의 내부에서 나노 입자로 분해될 수 있다.
이와 같이 분해되는 나노 입자는 배플(500)에 형성되는 홀(510)을 통하여 챔버(100)의 내부 공간으로 이동된다.
상기 챔버(100)의 내부 공간으로 이동된 나노 입자는 스테이지(110) 상단에 안착된 기판(W) 상에 증착된다.
여기서, 본 발명에서의 제 2플라즈마 안테나(320)는 승강 구동부(400)의 작동에 의하여 승강 위치를 조절할 수 있다.
즉, 자장을 발생시키는 제 2플라즈마 안테나(320)를 절연 튜브(200)의 외측 둘레를 감싸는 상태에서 상하로의 위치를 조절함으로써, 절연 튜브,(200) 내부의 공정 영역에서 플라즈마 형성 영역을 가변적으로 조절할 수 있다.
가스 공급부
도 6a는 본 발명에 따르는 가스 공급부가 더 설치된 나노 입자 제조 장치를 보여주는 단면도이다. 도 6b는 도 6a의 가스 공급링을 보여주는 단면도이다. 도 7은 절연 튜브에서의 가스 공급링의 체결 상태를 보여주는 부분 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조 하면, 본 발명에 따르는 가스 공급부(800)는 절연 튜브(200)의 외측 둘레에 설치된다.
상기 가스 공급부(800)는 가스 공급링(810)과, 제 1,2가스 공급 노즐(820,821)과, 승강 조절부로 구성된다.
상기 가스 공급링(810)은 절연 튜브(200)의 외측 둘레를 감싸도록 설치된다.
상기 가스 공급링(810)에는 외부로부터 공급 받은 입자 냉각용 가스가 유동되는 입자 냉각용 가스 유로(811, 도 7참조)와, 외부로부터 공급 받은 입자 형성용 가스가 유동되는 입자 형성용 가스 유로(812)가 형성된다.
제 1가스 공급 노즐(820)은 상기 가스 공급링(810)의 내측면부로부터 일정 길이 돌출된다. 상기 제 1가스 공급 노즐(820)은 일정 간격을 이루어 다수로 형성된다. 상기 제 1가스 공급 노즐(820)은 상기 입자 냉각용 가스 유로(811)를 절연 튜브(200)의 내측으로 노출시킨다.
상기 제 1가스 공급 노즐(820)은 상기 입자 냉각용 가스 유로(811)를 통하여 유동되는 입자 냉각용 가스를 절연 튜브(200)의 내부 공간으로 분사할 수 있다.
또한, 제 2가스 공급 노즐(821)은 상기 가스 공급링(810)의 내측면부로부터 일정 길이 돌출된다. 상기 제 2가스 공급 노즐(821)은 일정 간격을 이루어 다수로 형성된다. 상기 제 2가스 공급 노즐(821)은 상기 입자 형성용 가스 유로(812)를 절연 튜브(200)의 내측으로 노출시킨다.
상기 제 2가스 공급 노즐(821)은 상기 입자 형성용 가스 유로(812)를 통하여 유동되는 입자 형성용 가스를 절연 튜브(200)의 내부 공간으로 분사할 수 있다.
여기서, 상기 입자 형성용 가스는 플라즈마 형성 가스 또는 공정 가스를 포함할 수 있다.
상기 제 1,2가스 공급 노즐(820,821)의 배치 위치는 배플(500)의 상부에 위치되는 것이 좋다.
상기 승강 조절부는 상기 가스 공급링(810)의 승강 위치를 조절할 수 있다. 이의 예는 후술한다.
도 7은 본 발명에 따르는 승강 조절부의 일 예를 보여주는 일부 단면도이다.
도 7을 참조 하면, 절연 튜브(200)의 하단측에는 외측 둘레를 따라 다수의 노즐 유동홀(100a)이 형성된다. 상기 노즐 유동홀(100a)은 상하로의 유격이 형성된다.
상기 노즐 유동홀(100a)은 상기 제 1,2가스 공급 노즐(820,821)이 위치되는 홀이다.
상기 가스 공급링(810)은 상기 노즐 유동홀(100a)이 형성되는 절연 튜브(200)의 외측 둘레에 밀착되어 배치된다.
상기 승강 조절부는 체결 볼트(831)와 위치 결정홀로 구성될 수 있다.
상기 위치 결정홀은 상기 가스 공급링(810)에 형성되는 제 1위치 결정홀(832)과, 상기 절연 튜브(200)에 형성되며 상하로 일정 간격을 이루어 형성되는 다수의 제 2위치 결정홀(833)로 구성된다.
상기 체결 볼트(831)는 상기 제 1위치 결정홀(832)과 상기 다수의 제 2위치 결정홀(833) 중 어느 하나와 체결된다.
따라서, 상기 가스 공급링(810)의 승강 위치는 상기 체결 볼트(831)가 제 1,2위치 결정홀(832,833)에 체결됨으로써 결정된다.
이에 따라, 가스 공급 노즐들(820,821)의 가스 공급의 승강 위치 역시 가변 설정될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따르는 승강 조절부는 상기 가스 공급링(810)을 승강시키는 실린더(420)와 같은 수단을 사용할 수도 있다.
상기 실린더(420)는 제어부(915,925)로부터 전기적 신호를 전송 받아 작동되고, 상기 제어부(915,925)에는 상기 가스 공급링(810)의 승강 위치가 가변 설정된다. 상기 승강 위치의 가변 설정은 별도의 입력부(430)를 통하여 실시된다.
상기 제어부(915,925)는 가스 공급링(810)이 상기 가변 설정되는 승강 위치에 이르도록 실린더(420)의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 입자 냉각용 가스 공급기와, 입자 형성용 가스 공급기 각각은, 제어부(915,925)로부터 가스 공급량에 대한 전기적 신호를 전송 받아 가스의 공급량을 조절하여 절연 챔버의 내부로 공급할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 가스 공급부의 작용을 설명한다.
도 6a 및 도 6b를 참조 하면, 본 발명의 가스 공급링(810)은 승강 조절부의 작동을 통하여 승강 위치를 조절할 수 있다.
절연 튜브(200)의 내부에서 분해되어 형성된 나노 입자는 분해과정에서 일정이상으로 온도가 상승된다.
상기와 같이 온도가 일정 이상으로 지속적으로 상승되면, 분해되는 나노 입자는 배플(500) 측으로 유동하면서, 서로 일정 크기로 뭉치는 현상이 발생된다.
이때, 본 발명에 따르는 가스 공급부(800)를 사용하여 입자 냉각용 가스를 배플(500) 상측부 일정 위치에서 절연 튜브(200)의 내부로 분사할 수 있다.
상기 입자 냉각용 가스는 아르곤, 헬륨과 같은 불할성 가스일 수 있다.
상기 배플(500) 측으로 유동되는 나노 입자는 상기 냉각용 가스에 의하여 냉각될 수 있다. 따라서, 상기 나노 입자는 배플(500)측으로 유동시 냉각되기 때문에, 일정 크기 이상으로 뭉치지 않을 수 있다.
이에 따라, 나노 입자는 일정 크기 이상으로 뭉치지 않은 상태에서, 배플(500)에 형성된 홀(510)을 통하여 챔버(100)의 내부 공간으로 용이하게 이동될 수 있다.
본 발명에 따르는 가스 공급링(810)의 승강 위치 조절을 통하여 냉각용 가스의 분사 위치를 조절할 수 있다. 즉, 나노 입자의 냉각 영역 위치를 선택적으로 조절할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 가스 공급링(810)을 모터와 같은 장치를 사용하여 승강 동작을 연속적으로 반복 수행하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 가스 공급부(800)를 사용하여 입자 형성용 가스를 배플(500) 상측부 일정 위치에서 절연 튜브(200)의 내부로 분사할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 가스 공급부(800)를 사용하여 입자 냉각용 가스와 입자 형성용 가스를 일정의 가스 공급량을 형성하여 배플(500) 상측부 일정 위치에서 절연 튜브(200)의 내부로 동시에 분사할 수도 있다.
온도 조절부
도 8은 본 발명에 따르는 온도 조절부가 구비되는 나노 입자 제조 장치를 보여주는 단면도이다.
도 8을 참조 하면, 본 발명의 나노 입자 제조 장치는, 챔버 온도 조절부(910)를 더 구비한다.
상기 챔버 온도 조절부(910)는, 제 1냉매 순환 라인(911)과, 제 1냉매 공급부(912)와, 제 1히터(913)와, 제 1전원 인가부(914)와, 제 1제어부(915)로 구성된다.
상기 제 1냉매 순환 라인(911)은 챔버(100)의 벽을 따라 설치되며, 냉매가 순환된다.
상기 제 1냉매 공급부(912)는 상기 제 1냉매 순환 라인(911)과 연결되고, 상기 제 1냉매 순환 라인(911)으로 일정 온도의 냉매를 공급한다.
상기 제 1히터(913)는 상기 챔버(100)의 벽을 따라 설치되며, 외부로부터 전원을 인가 받아 가열된다.
상기 제 1히터(913)는 코일 형상으로 형성될 수 있고, 상기 제 1냉매 순환 라인(911)의 사이에 배치된다.
상기 제 1전원 인가부(914)는 상기 제 1히터(913)와 연결되고, 상기 제 1히터(913)로 전원을 인가한다.
상기 제 1제어부(915)는 외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 1냉매 공급부(912) 또는 상기 제 1전원 인가부(914)의 작동을 선택적으로 제어한다.
상기 제 1제어부(915)는 제 1신호 발생부(916)와 전기적으로 연결된다.
상기 제 1신호 발생부(916)는 상기 공정 신호 또는 클리닝 신호를 상기 제 1제어부(915)로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 공정 신호가 발생되는 경우, 제 1제어부(915)는 제 1냉매 공급부(912)를 작동시키고, 상기 클리닝 신호가 발생되는 경우, 제 1제어부(915)는 제 1히터(913)를 작동시킨다.
상기 챔버 온도 조절부(910)의 작용을 설명한다.
나노 입자 제조 공정이 진행되는 동안에, 상기 제 1신호 발생부(916)는 공정 신호를 제 1제어기(915)로 전송한다.
상기 제 1제어기(915)는 제 1냉매 공급부(912)를 작동 시킨다.
상기 제 1냉매 공급부(912)는 일정 온도의 냉매를 제 1냉매 순환 라인(911)으로 공급한다. 상기 제 1냉매 순환 라인(911)에는 냉매가 순환된다.
따라서, 상기 챔버(100)의 벽은 상기 냉매가 순환되는 제 1냉매 순환 라인(911)에 의하여 일정 온도 이하로 냉각될 수 있다.
본 발명에 따르는 실시예는 공정 진행 중에, 챔버(100)측으로 유동되는 나노 입자는 유동되면서, 챔버(100)의 내벽에 늘어 붙지 않도록 할 수 있다.
나노 입자 제조 공정이 중지되면, 상기 제 1신호 발생부(916)는 클리닝 신호를 제 1제어기(915)로 전송한다.
상기 제 1제어기(915)는 제 1전원 인가부(914)를 작동 시킨다.
상기 제 1전원 인가부(914)는 제 1히터(913)로 전원을 공급한다. 상기 제 1히터(913)는 일정온도로 가열된다.
따라서, 상기 챔버(100)의 벽은 상기 가열되는 제 1히터(913)에 의하여 일정 온도로 가열될 수 있다.
본 발명에 따르는 실시예는 클리닝 진행 중에, 챔버(100) 내부에 잔류되는 나노 입자를 챔버(100)의 내벽에 붙도록 함으로써, 챔버(100) 내부를 용이하게 클리닝하도록 할 수 있다.
도 8을 참조 하면, 본 발명의 나노 입자 제조 장치는, 스테이지 온도 조절부(920)를 더 구비한다.
상기 스테이지 온도 조절부(920)는, 제 2냉매 순환 라인(921)과, 제 2냉매 공급부(922)와, 제 2히터(923)와, 제 2전원 인가부(924)와, 제 2제어부(925)로 구성된다.
상기 제 2냉매 순환 라인(921)은 스테이지(110)의 내부에 내설된다.
상기 제 2냉매 공급부(922)는 상기 제 2냉매 순환 라인(921)과 연결되고, 일정 온도의 냉매를 제 2냉매 순환 라인(921)으로 공급한다.
상기 제 2히터(923)는 상기 스테이지(110)의 내부에 내설된다. 상기 제 2히터(923)는 외부에서 전원을 인가 받아 가열된다.
상기 제 2전원 인가부(924)는 상기 제 2히터(923)로 전원을 인가한다.
상기 제 2제어기(925)는 외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 2냉매 공급부(922) 또는 상기 제 2전원 인가부(924)의 작동을 선택적으로 제어할 수 있다.
상기 제 2제어부(925)는 제 2신호 발생부(926)와 전기적으로 연결된다.
상기 제 2신호 발생부(926)는 상기 공정 신호 또는 클리닝 신호를 상기 제 2제어부(925)로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 공정 신호가 발생되는 경우, 제 2제어부(925)는 제 2냉매 공급부(922)를 작동시키고, 상기 클리닝 신호가 발생되는 경우, 제 2제어부(925)는 제 2히터(923)를 작동시킨다.
상기 스테이지 온도 조절부(920)의 작용을 설명한다.
나노 입자 제조 공정이 진행되는 동안에, 상기 제 2신호 발생부(926)는 공정 신호를 제 2제어기(925)로 전송한다.
상기 제 2제어기(925)는 제 2냉매 공급부(922)를 작동 시킨다.
상기 제 2냉매 공급부(922)는 일정 온도의 냉매를 제 2냉매 순환 라인(921)으로 공급한다. 상기 제 2냉매 순환 라인(921)에는 냉매가 순환된다.
따라서, 상기 스테이지(110)는 상기 냉매가 순환되는 제 2냉매 순환 라인(921)에 의하여 일정 온도 이하로 냉각될 수 있다.
본 발명에 따르는 실시예는 공정 진행 중에, 챔버(100) 측으로 유동되는 나노 입자가 유동되면서 스테이지(110)에 늘어 붙지 않도록 할 수 있다.
나노 입자 제조 공정이 중지되면, 상기 제 2신호 발생부(926)는 클리닝 신호를 제 2제어기(925)로 전송한다.
상기 제 2제어기(925)는 제 2전원 인가부(924)를 작동 시킨다.
상기 제 2전원 인가부(924)는 제 2히터(923)로 전원을 공급한다. 상기 제 2히터(923)는 일정온도로 가열된다.
따라서, 상기 스테이지(110)는 상기 가열되는 제 2히터(923)에 의하여 일정 온도로 가열될 수 있다.
본 발명에 따르는 실시예는 클리닝 진행 중에, 챔버(100) 내부에 잔류되는 나노 입자를 스테이지(110)에 붙도록 함으로써, 챔버(100) 내부를 용이하게 클리닝하도록 할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 나노 입자 제조 장치는 상기 챔버 온도 조절부(910)와 스테이지 온도 조절부(920)를 동시에 구비한다.
이러한 경우, 상기 제 1제어부(915)와 상기 제 2제어부(925)는 선택부(950)와 전기적으로 연결된다.
상기 선택부(950)는 상기 제 1제어부(915) 또는 제 2제어부(925) 중 어느 하나 또는 모두를 사용하는 선택 신호를 제 1,2제어부(915,925)로 발생할 수 있다.
상기 챔버 온도 조절부(910) 및 스테이지 온도 조절부(920)의 작동은 상기와 동일하다.
선택부(950)를 통하여 상기 챔버 온도 조절부(910) 및 스테이지 온도 조절부(920) 중 어느 하나를 사용할 것인지 또는 이들 모두를 사용할 것인지를 선택할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따르는 챔버의 다른 예를 보여준다.
도 9를 참조 하면, 본 발명에 따르는 챔버(100)는 하방을 따라 내부 공간이 점진적으로 좁아지도록 형성되는 상부 챔버(101)와, 상기 상부 챔버(101)의 하단과 연결되며, 상기 스테이지(110)가 배치되는 하부 챔버(102)로 구성된다.
상기 상부 챔버(101)는 절연 튜브(200)와 연결된다.
상기 상부 챔버(101)의 벽은 상단에서 하단을 따라 경사를 이룬다.
상기 경사는 제조되는 나노 입자가 하부 챔버(102) 측으로 용이하게 이동될 수 있는 안내면을 형성한다.
따라서, 상기 나노 입자는 스테이지(110)에 안착된 기판(W) 상에 균일하게 증착될 수 있다.
배출부
도 9를 참조 하면, 본 발명에 따르는 배출부(600)는 제 1,2,3배기 라인(610,620,630)과, 펌프(640)와, 트랩(700)으로 구성된다.
상기 제 1배기 라인(610)은 챔버(100)의 하단과 연통된다. 상기 제 2배기 라인(620)은 챔버(100)의 측부와 연통된다.
상기 제 1,2배기 라인(610,620)은 상기 제 3배기 라인(630)과 연결된다.
상기 제 1배기 라인(610)에는 터보 펌프(640)가 설치된다. 상기 터보 펌프(640)는 제 1 배기 라인(610)에 진공 흡입력을 형성한다.
상기 트랩(700)은 상기 제 3배기 라인(630) 상에 설치된다.
상기 트랩(700)은 트랩 몸체(710)와, 한 쌍의 수동 밸브(720)와, 다수의 메쉬(730)로 구성된다.
상기 트랩 몸체(710)의 양단은 제 3배기 라인(630)과 연결된다.
상기 한 쌍의 수동 밸브(720)는 상기 트랩 몸체(710)의 양단에 설치된다.
상기 다수의 메쉬(730)는 상기 트랩 몸체(710)의 내부에서 다층을 이루도록 설치된다.
상기 수동 밸브(720)는 별도의 제어부(미도시)로부터 전기적 신호를 받아 트랩 몸체(710)의 내부를 개폐하는 전자 밸브일 수 있다.
여기서, 상기 트랩 몸체(710)의 내부에 일정량의 나노 입자가 포집되면, 전자 밸브 또는 수동 밸브(720)를 폐쇄할 수 있다.
따라서, 상기 트랩 몸체(710)를 제 3배기 라인(630)으로부터 탈거하여 이동할 수 있고, 글로브 박스의 내부에서 트랩 몸체(710)를 개방할 수 있다.
100 : 챔버 101 : 상부 챔버
102 : 하부 챔버 200 : 절연 튜브
250 : 탑 노즐 300 : 플라즈마 안테나 부
310 : 제 1플라즈마 안테나 320 : 제 2플라즈마 안테나
400 : 위치 가변부 500 : 배플
600 : 배출부 700 : 트랩
800 : 가스 공급부 810 : 가스 공급링
820 : 제 1가스 공급 노즐 821 : 제 2가스 공급 노즐
910 : 챔버 온도 조절부 920 : 스테이지 온도 조절부

Claims (10)

  1. 내부에 기판이 안착되는 스테이지가 배치되는 챔버;
    내부에 플라즈마 형성 가스 및 공정 가스가 유입되는 공정 영역이 형성되고, 상기 공정 영역이 상기 챔버의 내부와 연결되도록 상기 챔버의 상단에 설치되는 절연 튜브;
    상기 절연 튜브를 에워싸도록 형성되며, 상기 플라즈마를 형성하기 위한 자장을 형성하는 플라즈마 안테나 부;
    상기 절연 튜브의 외측 둘레에서의 상기 자장 형성 위치를 가변시키는 위치 가변부;
    상기 챔버와 상기 절연 튜브의 사이에 설치되며, 상기 플라즈마에 의하여 분해된 공정 가스의 입자를 상기 챔버 측으로 통과시키는 배플; 및
    상기 입자를 배출 및 일정량 포집하는 배출부를 포함하고,
    상기 절연 튜브의 상단부에는, 상기 플라즈마 형성 가스 및 공정 가스를 상기 절연 튜브의 내부로 공급하는 탑 노즐이 설치되고,
    상기 탑 노즐은 승강 장치와 연결되어 상하로의 위치가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 나노 입자 제조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 안테나 부는, 상기 절연 튜브의 상단에 배치되는 제 1플라즈마 안테나와, 상기 절연 튜브의 외측 둘레를 둘러싸도록 배치되는 하나 또는 다수의 제 2플라즈마 안테나를 구비하고,
    상기 제 1플라즈마 안테나는, 와류 형상 또는 판상 중 어느 하나의 형상으로 형성되고,
    상기 제 2플라즈마 안테나는, 상기 절연 튜브의 외측 둘레의 상부 및 하부에 링 형상으로 배치되는 한 쌍의 안테나 링과, 상기 한 쌍의 안테나 링을 연결하는 와류 형상의 안테나를 구비하고,
    상기 위치 가변부는, 외부로부터 동력을 제공 받아 상기 제 2플라즈마 안테나를 일정 위치로 승강 시키는 승강 구동부이고,
    상기 제 1플라즈마 안테나는 ICP 소스 코일과, CCP 소스 코일 및, ICP와 CCP의 복합 하이브리드 형태의 소스 코일 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나노 입자 제조 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 절연 튜브의 외측 둘레에는 가스 공급부가 설치되고,
    상기 가스 공급부는,
    상기 절연 튜브의 외측 둘레를 감싸도록 끼워지며, 입자 냉각용 가스 유로와 입자 형성용 가스 유로가 독립적으로 형성되는 가스 공급링과,
    상기 가스 공급링에 설치되며, 상기 입자 냉각용 가스 유로와 연결되어 입자 냉각용 가스를 상기 절연 튜브 내부로 공급하는 제 1가스 공급 노즐과,
    상기 가스 공급링에 설치되며, 상기 입자 형성용 가스 유로와 연결되어 입자 형성용 가스를 상기 절연 튜브 내부로 공급하는 제 2가스 공급 노즐과,
    상기 가스 공급링을 일정 위치로 승강시키는 승강 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 나노 입자 제조 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버는,
    하방을 따라 내부 공간이 점진적으로 좁아지도록 형성되는 상부 챔버와,
    상기 상부 챔버의 하단과 연결되며, 상기 스테이지가 배치되는 하부 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 나노 입자 제조 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 하부 챔버와 연결되는 제 1배기 라인과,
    상기 상부 챔버와 연결되는 제 2배기 라인과,
    상기 제 1배기 라인과 상기 제 2배기 라인과 연결되는 제 3배기 라인과,
    상기 제 1배기 라인 상에 설치되며, 상기 챔버 내부 공간의 입자를 강제 흡입하는 펌프와,
    상기 제 3배기 라인에 설치되며, 상기 강제 흡입되는 입자를 일정량 포집하는 트랩을 구비하는 것을 특징으로 하는 나노 입자 제조 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 트랩은,
    양단이 상기 제 3배기 라인에 연결되는 트랩 몸체와,
    상기 트랩 몸체의 양단에 설치되는 한 쌍의 수동 밸브와,
    상기 트랩 몸체의 내부에 다층을 형성하여 배치되는 다수의 메쉬를 구비하는 것을 특징으로 하는 나노 입자 제조 장치.
  7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 나노 입자 제조 장치는, 챔버 온도 조절부를 더 구비하되,
    상기 챔버 온도 조절부는,
    상기 챔버의 벽을 따라 설치되며, 냉매가 순환 되는 제 1냉매 순환 라인과,
    상기 제 1냉매 순환 라인으로 일정 온도의 냉매를 공급하는 제 1냉매 공급부와,
    상기 챔버의 벽을 따라 설치되며, 외부로부터 전원을 인가 받아 가열되는 제 1히터와,
    상기 제 1히터로 전원을 공급하는 제 1전원 인가부와,
    외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 1냉매 공급부또는 상기 제 1전원 인가부의 작동을 선택적으로 제어하는 제 1제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 나노 입자 제조 장치.
  8. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 나노 입자 제조 장치는, 스테이지 온도 조절부를 더 구비하되,
    상기 스테이지 온도 조절부는,
    상기 스테이지에 내설되며, 냉매가 순환 되는 제 2냉매 순환 라인과,
    상기 제 2냉매 순환 라인으로 일정 온도의 냉매를 공급하는 제 2냉매 공급부와,
    상기 스테이지에 내설되며, 외부로부터 전원을 인가 받아 가열되는 제 2히터와,
    상기 제 2히터로 전원을 공급하는 제 2전원 인가부와,
    외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 2냉매 공급부또는 상기 제 2전원 인가부의 작동을 선택적으로 제어하는 제 2제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 나노 입자 제조 장치.
  9. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 나노 입자 제조 장치는, 온도 조절부를 구비하되,
    상기 온도 조절부는 챔버 온도 조절부와, 스테이지 온도 조절부를 더 구비하되,
    상기 챔버 온도 조절부는, 상기 챔버의 벽을 따라 설치되며, 냉매가 순환 되는 제 1냉매 순환 라인과, 상기 제 1냉매 순환 라인으로 일정 온도의 냉매를 공급하는 제 1냉매 공급부와, 상기 챔버의 벽을 따라 설치되며, 외부로부터 전원을 인가 받아 가열되는 제 1히터와, 상기 제 1히터로 전원을 공급하는 제 1전원 인가부와, 외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 1냉매 공급부 또는 상기 제 1전원 인가부의 작동을 선택적으로 제어하는 제 1제어부를 구비하고,
    상기 스테이지 온도 조절부는, 상기 스테이지에 내설되며, 냉매가 순환 되는 제 2냉매 순환 라인과, 상기 제 2냉매 순환 라인으로 일정 온도의 냉매를 공급하는 제 2냉매 공급부와, 상기 스테이지에 내설되며, 외부로부터 전원을 인가 받아 가열되는 제 2히터와, 상기 제 2히터로 전원을 공급하는 제 2전원 인가부와, 외부로부터 공정 신호 또는 클리닝 신호를 전송 받아 상기 제 2냉매 공급부또는 상기 제 2전원 인가부의 작동을 선택적으로 제어하는 제 2제어부를 구비하고,
    상기 제 1제어부와 상기 제 2제어부는 선택부와 전기적으로 연결되며, 상기 선택부는 상기 제 1제어부 또는 제 2제어부 중 어느 하나 또는 모두를 사용하는 선택 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 나노 입자 제조 장치.
  10. 삭제
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