KR101574237B1

KR101574237B1 - 플라즈마 장치

Info

Publication number: KR101574237B1
Application number: KR1020140116460A
Authority: KR
Inventors: 서기원
Original assignee: (주)얼라이드 테크 파인더즈; 서기원
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2015-12-04

Abstract

본 발명의 플라즈마 장치는 플라즈마를 생성하는 플라즈마 소오스, 상기 플라즈마에 의해 가공되는 가공물을 지지하는 척 유니트 및 상기 플라즈마 소오스와 상기 척 유니트의 사이에 개재되는 차폐판을 포함하고, 상기 차폐막은 상기 가공물에 대하여 상기 플라즈마 소오스를 가리는 제1 모드 또는 상기 가공물에 대해서 상기 플라즈마 소오스를 개방하는 제2 모드로 동작하며, 상기 가공물에 대한 플라즈마 가공시 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드는 교번하여 실행될 수 있다.

Description

플라즈마 장치{PLASMA DEVICE}

본 발명은 기판 등 가공물을 플라즈마 처리하는 장치에 관한 것이다.

반도체에 사용되는 웨이퍼(wafer)나 LCD에 사용되는 유리 기판 등의 표면에 미세 패턴을 형성하는 표면 처리 기술에 있어서 플라즈마(Plasma)의 생성 기술은, 반도체에서는 미세 회로 선폭에 따라서, 유리기판을 사용하는 LCD분야에서는 크기에 따라서, 플라즈마 생성원의 발전을 이루어왔다.

반도체용 wafer 처리 기술에 사용되는 플라즈마 소오스의 대표적인 방법으로는 평행 평판형 형태의 플라즈마 방식인 용량 결합 플라즈마 (capacitive coupling Plasma, CCP)와 안테나 코일에 의해 유도되는 유도 결합 플라즈마(Inductive coupling Plasma, ICP)방식으로 발전되어 왔다. 전자는 일본의 TEL(Tokyo electron)사와 미국의 LRC(Lam Research)사 등에 의해서 발전되어 왔으며, 후자는 미국의 AMT(Applied Materials)사와 LRC사에 의해 발전, 적용되고 있는 상황이다.

이러한 플라즈마 처리시 가공물 상에 잔류하는 오염 물질을 처리하기 위한 수단이 필요하다.

한국등록특허공보 제0324792호에는 저주파 전력에 의한 변조를 고주파 전력에 가하는 기술이 개시되고 있으나, 가공물 상에 잔류하는 오염 물질에 대한 대책은 나타나지 않고 있다.

한국등록특허공보 제0324792호

본 발명은 플라즈마 처리시 가공물 상에 잔류하는 오염 물질을 처리할 수 있는 플라즈마 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 플라즈마 장치는 가공물이 수용되는 챔버, 상기 챔버의 외부에 마련되고, 상기 챔버 내부의 플라즈마 생성에 필요한 전자기장을 생성하는 플라즈마 소오스 및 상기 챔버와 상기 플라즈마 소오스의 사이 또는 상기 플라즈마 소오스와 상기 가공물의 사이에 배치되는 차폐판을 포함하고, 상기 차폐판은 관통 홀이 형성되고 서로 대면하는 제1 판과 제2 판을 포함하며, 상기 제1 판은 회전하고, 상기 제2 판은 고정될 수 있다.

공정 챔버 내에서 플라즈마 처리가 지속적으로 이루어지면, 플라즈마 처리에 의해 가공물로부터 분리된 파티클 등의 오염 물질이 가공물을 덮고 있는 상태에서 플라즈마 가공이 진행될 수 있다.

본 발명에 따르면 플라즈마 소오스와 척 유니트의 사이에서 제1 모드 또는 제2 모드로 동작하는 차폐판에 의해 가공물에 간헐적으로 플라즈마가 인가될 수 있다.

이때, 플라즈마가 인가되지 않는 기간 동안 이루어지는 챔버 내의 대류 현상에 의해 오염 물질이 가공물로부터 이탈될 수 있다.

이후, 오염 물질이 제거된 가공물에 다시 플라즈마가 인가될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면 초기 설계치에 따라 가공물을 정밀하게 플라즈마 처리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 플라즈마 공정에 의해 가공되는 가공물(10)의 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3은 펄스화된 고주파 전원의 파형을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차폐판의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차폐판의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차폐판의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 차폐판을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 플라즈마 장치를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 플라즈마 장치는 플라즈마 소오스, 척 유니트(600) 및 차폐판(910)을 포함할 수 있다.

플라즈마 소오스는 고주파 전원을 인가받고 척 유니트(600) 및 가공물(10)이 수용된 챔버(20) 내에 플라즈마를 생성하는 안테나 코일(130)을 포함할 수 있다.

척 유니트(600)는 플라즈마에 의해 가공되는 가공물(10)을 지지할 수 있다.

차폐판(910)은 플라즈마 소오스와 척 유니트(600)의 사이에 개재될 수 있다. 차폐판(910)에 의해 척 유니트(600)에 놓여진 가공물(10)은 플라즈마 처리가 이루어지지 않을 수 있다.

이와 같이 차폐판(910)을 플라즈마 소오스와 척 유니트(600)의 사이에 배치하는 것은 가공물(10)에 대한 플라즈마 처리가 간헐적으로 이루어지도록 하기 위해서이다.

도 2는 플라즈마 공정에 의해 가공되는 가공물(10)의 상태를 나타낸 개략도이다. 도 2에는 일예로 가공물(10)의 표면을 식각하는 에칭 공정이 개시된다.

도 2의 (a)와 같이 기판 등 가공물(10)의 표면에 깊이 h1의 미세 홈을 형성하기 위해 플라즈마 공정이 수행될 수 있다.

플라즈마 소오스에서 생성된 플라즈마가 가공물(10)을 타격하면 가공물(10)의 표면에는 도 2의 (b)와 같이 우선 h1보다 낮은 깊이 h2의 미세 홈이 형성될 수 있다.

이 상태에서 지속적으로 플라즈마 공정이 진행되면 h1 깊이의 미세 홈이 형성되어야 하나 현실은 그렇지 못하다. 왜냐하면, 챔버(20) 내의 불순물 또는 식각에 의해 가공물(10)로부터 떨어져 나온 파티클(particle)(11)이 미세 홈을 덮어버리기 때문이다.

파티클(11)로 덮힌 미세홈을 플라즈마가 타격하더라도, 해당 타격을 파티클(11)이 받기 때문에 추가적으로 가공물(10)의 식각이 이루어지기 힘들다. 따라서, 초기 목적했던 h1 깊이의 미세 홈을 갖는 도 2의 (d)와 같은 결과물을 획득하기 어려울 수 잇다.

h1 깊이의 미세 홈을 형성하기 위해서는 미세 홈을 덮고 있는 파티클(11) 등의 불순물을 도 2의 (c)와 같이 미세 홈으로부터 걷어내야 한다. 이러한 공정이 펌핑(pumping) 공정일 수 있다.

펌핑 공정을 위해 대류 현상이 이용될 수 있다.

플라즈마 가공을 위해 가공물(10)이 수용되는 챔버(20)가 마련될 수 있다. 그리고, 플라즈마 소오스는 챔버(20)의 일측에 배치될 수 있는데, 구체적인 위치는 챔버(20)의 외부 또는 챔버(20)의 내부일 수 있다.

플라즈마 소오스에 의해 챔버(20)의 내부에는 플라즈마가 생성되고, 해당 플라즈마는 가공물(10)을 향해 이동할 수 있다.

이렇게 플라즈마 공정이 이루어지는 챔버(20) 내에서는 온도의 불균형이 발생할 수 있다.

예를 들어, 챔버(20)에서 플라즈마 소오스가 위치한 일측의 온도가 다른 곳의 온도보다 높을 수 있다. 이러한 온도의 차이로 인해 챔버(20) 내부에는 대류 현상이 발생할 수 있다.

그러나, 대류 현상보다 큰 힘으로 플라즈마가 플라즈마 소오스로부터 가공물(10)을 향해 이동하므로, 도 2에서 언급된 파티클(11)은 대류 현상에 의해 펌핑되기 어렵다.

따라서, 대류 현상 등에 의해 파티클(11)을 펌핑하기 위해서는 플라즈마의 생성이 중단되어야 한다. 플라즈마의 생성이 중단되면 챔버(20) 내에서 발생하는 대류 현상에 의해 가공물(10)을 덮고 있던 파티클(11)은 도 2의 (c)와 같이 가공물(10)의 외부로 빠져나갈 수 있다.

펌핑 처리에 의해 파티클(11)이 제거된 상태에서 다시 가공물(10)에 대해 플라즈마 처리가 이루어지면 초기 설계된 h1 깊이의 미세 홈이 가공물(10)에 형성될 수 있다.

정리하면, 펌핑 처리가 적용되지 않는 경우 플라즈마 처리되는 가공물(10)은 도 2의 (a) 상태에서 (b) 상태로 전이된 후 가공이 완료될 수 있다. 즉, 초기 설계치와 다른 결과물이 획득될 수 있다.

이와 다르게, 플라즈마 처리, 펌핑 처리가 교번하여 이루어진다면 도 2의 (a), (b), (c), (d) 상태가 순서대로 이루어질 수 있다. 이를 통해 초기 설계치에 부합되는 결과물이 획득될 수 있다.

이와 같이 플라즈마 처리와 펌핑 처리가 교번하여 이루어지도록 플라즈마 소오스에 인가되는 RF 고주파 전원은 펄스화될 수 있다.

도 3은 펄스화된 고주파 전원의 파형을 나타낸 개략도이다.

플라즈마 소오스에 인가된 고주파 전원 ①은 연속적인 파형을 가질 수 있다. ①이 플라즈마 소오스에 그대로 인가되면, 연속적으로 플라즈마 처리가 이루어지게 될 수 있다. 그 결과 펌핑 처리가 이루어지지 않게 되므로 도 2의 (b) 상태의 가공 결과물이 획득될 것이다.

고주파 전원 ①의 펄스화는 특정 구간에서는 ①이 그대로 출력되고, 다른 특정 구간에서는 ①이 출력되지 않도록 ①을 가공한 것일 수 있다.

일예로, ②와 같은 펄스 신호를 고주파 전원 ①에 곱하거나, 앤드(AND) 연산하거나, 필터링하는 것으로 고주파 전원 ①을 펄스화시킬 수 있다.

펄스화된 결과물을 보면, 특정 구간 (a)에서는 ①이 그대로 출력되고, 다른 특정 구간 (c)에서는 ①이 출력되지 않는 것을 알 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 특정 구간 (a)에서는 플라스마가 가공물(10)에 인가되고, 특정 구간 (c)에서는 플라즈마가 가공물(10)에 인가되지 않는다. 그 결과 특정 구간 (c)에서 펌핑 처리가 이루어질 수 있다.

이와 같은 고주파 전원의 펄스화는 플라즈마 소오스에 고주파 전원을 인가하는 전원부(400)에서 이루어지거나, 전원부(400) 또는 플라즈마 소오스의 사이에서 이루어질 수 있다.

이러한 고주파 전원의 펄스화는 회로 소자를 통해 이루어질 수 있다. 그런데, 회로 소자의 특성상 고장이 발생하기 쉬우므로 펄스화를 위한 다른 방안이 마련될 필요가 있다.

일예로, 고주파 전원을 펄스화하는 회로 소자를 배제하고, 기구적으로 동일한 효과를 발현할 수 있는 방안으로 차폐판(910)이 마련될 수 있다.

다시 도 1로 돌아가서, 차폐판(910)은 플라즈마 소오스와 척 유니트(600)의 사이에서 제1 모드 또는 제2 모드로 동작할 수 있다.

제1 모드는 가공물(10)에 대하여 플라즈마 소오스를 가리는 동작 모드일 수 있다. 제1 모드에 따르면 가공물(10)은 플라즈마 처리가 이루어지지 않는다. 따라서, 제1 모드가 실행되는 기간 동안 가공물(10)에 대한 펌핑 처리가 이루어질 수 있다. 즉, 제1 모드시 도 3의 (c) 구간이 구현될 수 있다.

제2 모드는 가공물(10)에 대해서 플라즈마 소오스를 개방하는 동작 모드일 수 있다. 제2 모드가 실행되는 기간 동안 가공물(10)에 대한 플라즈마 처리가 이루어질 수 있다. 즉, 제2 모드시 도 3의 (a) 구간이 구현될 수 있다.

그리고, 하나의 가공물(10)에 대한 플라즈마 가공시 제1 모드 및 제2 모드는 교번하여 실행될 수 있다. 이에 따르면 도 3과 같이 RF 전원이 펄스화된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

제1 모드와 제2 모드를 번갈아 실행하기 위해 플라즈마 장치에는 차폐판(910)을 움직이는 액츄에이터, 모터, 기어, 벨트 등의 구동 수단(미도시)이 추가될 수 있다.

차폐판(910)은 챔버(20)의 내부 또는 외부에 마련될 수 있다.

챔버(20)의 내부에 마련될 경우 차폐판(910)은 가공물(10)에 대해 플라즈마를 가리며, 챔버(20)의 외부에 마련될 경우 차폐판(910)은 챔버(20) 내부에 플라즈마를 여기시키는 전자기장을 가릴 수 있다.

플라즈마 소오스는 챔버(20) 내부에 플라즈마가 생성되도록 전자기장을 생성할 수 있다. 전자기장을 생성하는 플라즈마 소오스는 챔버(20)의 일측 외부에 배치될 수 있다. 이때, 차폐판(910)은 챔버(20)의 외부에 마련되며, 플라즈마 소오스에서 생성된 전자기장을 차폐시키는 재질을 포함할 수 있다.

차폐판(910)은 다양한 방법에 의해 제1 모드 또는 제2 모드로 동작할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차폐판(910)의 동작을 나타낸 개략도이다.

플라즈마 소오스에 의해 챔버 내에서 여기된 플라즈마는 척 유니트를 향하는 제1 방향 ①을 따라 이동할 수 있다.

일예로, x축, y축, z축이 서로 직교하는 xzy 3차원 공간에서 가공물(10)이 xy 평면 상에 배치될 때, 제1 방향 ①은 z축 방향일 수 있다.

평면상으로 플라즈마 소오스에 의해 생성된 전자기장의 투사 영역이 ⓑ일 때, 차폐판(910)은 ⓑ 이상의 면적을 가질 수 있다. 이러한 차폐판(910)이 ⓑ에 위치하면 챔버(20)로 인가되는 전자기장은 차폐판(910)에 의해 가려지는 제1 모드가 실행될 수 있다. 그 결과 투사 영역 ⓑ에 배치된 가공물(10)의 ⓐ 부분에는 플라즈마 r1이 인가되지 않고, ⓐ 부분은 펌핑 처리될 수 있다.

이 상태에서 차폐판(910)이 예를 들어 x축의 양의 방향으로 이동하면, 차폐판(910)은 투사 영역 ⓑ를 벗어나고 전자기장가 챔버(20)에 인가되는 제2 모드가 실행될 수 있다. 이에 따라 챔버(20) 내에서는 플라즈마 r1이 생성되고 가공물(10)을 타격할 수 있다. 그 결과 가공물(10)의 ⓐ 부분은 플라즈마 처리될 수 있다.

이후, 차폐판(910)이 x축의 음의 방향으로 다시 이동하면, 제1 모드가 다시 실행될 수 있다.

정리하면, 제1 방향에 수직한 제2 방향를 따라 직선 왕복 운동하는 것에 의해 차폐판(910)은 제1 모드 또는 제2 모드로 동작할 수 있다.

도 4의 실시예에서 차폐판(910)은 적어도 투사 영역 ⓑ의 직경만큼 직선 운동해야 한다. 상당히 먼 거리를 이동해야 하므로 차폐판(910)의 이동을 위한 많은 공간이 마련되어야 하며, 제1 모드와 제2 모드의 변환 시간이 오래 걸릴 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차폐판(910)의 동작을 나타낸 개략도이다.

도 5에 도시된 차폐판(910)은 서로 대면되고, 관통 홀(911)이 형성된 제1 판(915)과 제2 판(917)을 포함할 수 있다.

제1 판(915)과 제2 판(917)은 서로 상대 이동할 수 있다. 일예로 도 5에는 제1 판(915)이 회전하고, 제2 판(917)이 고정된 예가 개시된다.

이러한 구성에서 제1 모드는 상대 이동에 의해 제1 판(915)의 관통 홀(911)과 제2 판(917)의 관통 홀(911)이 서로 엇갈리는 상태일 수 있다.

관통 홀(911)을 통해 가공물(910)에 대해 플라즈마 소오스가 개방될 수 있다. 그런데, 제1 판(915)의 관통 홀(911)과 제2 판(917)의 관통 홀(911)이 서로 엇갈리면, 제1 판(915)의 관통 홀(911)은 제2 판(917)에 의해 막히게 된다. 그리고, 제2 판(917)의 관통 홀(911)은 제1 판(915)에 의해 막히게 된다. 따라서, 제1 모드가 구현될 수 있다.

제2 모드는 상대 이동에 의해 제1 판(915)의 관통 홀(911)과 제2 판(917)의 관통 홀(911)이 서로 겹치는 상태일 수 있다.

각 판에 마련된 관통 홀(911)이 서로 겹치면, 각 관통 홀(911)을 통해 전자기장 또는 플라즈마가 통과할 수 있다. 따라서, 제2 모드가 구현될 수 있다.

결과적으로, 관통 홀(911)이 각각 형성된 제1 판과 제2 판을 마련하고, 제1 판과 제2 판을 상대 회전시키면 제1 모드와 제2 모드가 교번하여 실행될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차폐판(910)의 동작을 나타낸 개략도이다.

도 6의 차폐판(910)에는 제1 판(915)과 제2 판(917)이 마련되는데, 제2 판(917)이 고정된 상태에서 제1 판(915)는 병진 운동할 수 있다. 그리고 각 판(915, 917)에는 각각 관통 홀(911)이 형성될 수 있다.

도 4의 실시예와 유사하게 제1 판(915)이 직선 왕복 운동하지만, 관통 홀(911)로 인해 그 이동 거리를 큰 차이를 나타낼 수 있다. 도 4의 실시예에 따르면 차폐판(910)은 적어도 투사 영역 ⓑ의 직경만큼 이동해야 하는 반면, 도 6의 실시예에 따르면 관통 홀(911)의 직경만큼만 이동하면 충분하다.

병진 이동에 의해 각 판(915, 917)의 관통 홀(911)이 서로 겹치면 제2 모드가 구현되고, 관통 홀(911)이 서로 엇갈리면 제1 모드가 구현되는 것은 도 5의 실시예와 유사하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 차폐판(911)에 대면한 상태로 서로 상대 이동하는 제1 판(915)와 제2 판(917)을 마련하고, 각 판(915, 917)에 관통 홀(911)을 형성하면, 차폐판의 구동 공간을 최소화하면서 제1 모드와 제2 모드를 신뢰성 있게 구현할 수 있다.

제조 편의 및 신뢰성 있는 동작을 고려하여 제1 판(915)과 제2 판(917)은 동일한 형상을 가질 수 있다. 그리고, 각 판에는 동일한 위치에 동일한 형상, 동일한 크기의 관통 홀(911)이 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 차폐판(910)을 나타낸 개략도이다.

차폐판(910)은 3차원 공간에서 제2 방향을 따라 연장되는 가상의 직선(도 6에서는 y축)을 회전축으로 하여 회전 운동할 수 있다.

회전축 i를 중심으로 차폐판(910)은 정방향 회전과 역방향 회전을 번갈아 수행할 수 있다. 또는 차폐판(910)은 회전축 i를 중심으로 일방향으로만 회전해도 무방하다.

이러한 구성에 따르면, 도 6의 (b)에서와 같이 차폐판(910)이 90도로 세워졌을 때 제2 모드가 수행되고, 차폐판(910)이 0도로 눕혀졌을 때 제1 모드가 수행될 수 있다. 쉽게 말해 차폐판(910)은 창문에 설치된 셔터처럼 동작할 수 있다.

도 8은 본 발명의 플라즈마 장치를 나타낸 단면도이다.

도 8을 참조하여 플라즈마 장치의 구조 및 작용을 상세히 설명한다.

챔버(20)의 상부에 플라즈마 소오스로서, 회전 안테나(100), 회전 안테나(100)가 조립되는 로테이터(200), 로테이터(200)를 회전 가능하게 지지하는 하우징(300)이 마련될 수 있다. 챔버(20)의 하부에 펌프(PUMP)가 연결되어 챔버(20) 내부를 진공으로 만든다. 챔버(20)의 상부는 오링(40)이 개재되며 덮개(30)로 덮여 밀봉된다. 덮개(30)는 석영 유리판이 바람직하다. 챔버(20)의 내부에는 가공물(10) 및 반응 가스의 균일한 공급을 위한 가스판(500)이 배치되며, 챔버(20) 상부의 플라즈마 소오스에 의하여 상기 반응 가스는 플라즈마 상태로 여기된다.

본 실시예에서, 차폐판(910)은 덮개와 회전 안테나의 사이에 마련될 수 있다.

도시되지 않은 실시예로서, 회전 안테나 및 로테이터가 챔버(20) 내부에 삽입되는 실시예도 가능하다. 냉각제 공급부 및 냉각제 배출부가 마련되는 하우징은 챔버(20) 외부에 위치하는 것이 바람직하므로, 챔버(20) 외부의 하우징과 챔버(20) 내부의 로테이터 사이는 밀봉됨으로써 챔버(20) 내부의 진공 상태가 유지된다.

플라즈마 소오스 외곽에서 가스 인렛(50)을 통하여 아르곤(Ar) 가스와 같이 플라즈마를 활성화시키는데 적당한 반응 가스를 가스 채널(55) 및 가스판(500)을 통하여 고르게 분사시켜 챔버(20) 내에 공급한다. 가스판(500)에는 반응 가스가 토출될 수 있는 홀이 복수로 마련될 수 있다.

전원부(400)는 예를 들어 임피던스 정합기를 구비한 고주파 전원 연결부(410)를 거쳐, 슬립 링(420)을 통하여 회전 안테나(100)에 전기적으로 연결될 수 있다. 회전 안테나(100)에서 발생한 유도 전자기장은 석영 유리판으로 된 덮개(30)를 통과하여 챔버(20) 내부에 여기됨으로써 플라즈마가 형성되고, 척 유니트(600)에 올려진 가공물(10)이 플라즈마에 의하여 가공된다. 이때, RF 전원은 수백 KHz부터 수백 MHz까지 사용될 수 있다.

회전축 C-C'를 중심으로 회전하는 회전 안테나(100)는 종래의 고정된 안테나 코일(130)을 가진 유도 결합형 플라즈마 소오스에서 구현하기가 어려운, 원주 방향으로 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다. 회전 안테나(100)는 절연 부재(280)를 사이에 두고 로테이터(200)에 조립되어 함께 회전된다. 회전 안테나(100)가 조립된 로테이터(200)는 하우징(300)에 회전 가능하게 끼워진다. 하우징(300) 및 로테이터(200)의 회전 접촉면에는 베어링(350)이 삽입된다. 하우징(300) 측에 마련된 모터(380) 및 로테이터(200)는 벨트 풀리(290,390)로 연결되며, 모터(380)의 회전에 따라 로테이터(200) 및 회전 안테나(100)가 회전력을 얻게 된다. 이때 고주파 전원 연결부(410), 전원 입력부(120), 중심 코일(130a) 중 하나도 회전해야 하므로 슬립 링(420)을 사용하여 RF 전원을 연결하였다.

일 실시예로서, 본 발명의 안테나 코일(130)은 회전 중심이 되는 중심 코일(130a)과 중심 코일(130a)에 병렬 연결된 3개의 브랜치 코일(130b,130c,130d)로 구성된다. 브랜치 코일(130b,130c,130d)은 중심 코일(130a)에 연결되는 시작 부분과 전원 접지부(140)가 마련되는 종단 부분이 실질적으로 동축 상에 위치할 수 있도록 'U'자형 또는 'C' 자형 등의 일측이 개구된 폐곡선 형상을 갖는다. 브랜치 코일(130b,130c,130d) 및 중심 코일(130a)의 조립을 위하여 커넥터(150)가 개재된다.

슬립 링(420)을 통하여 전원부(400)에 연결된 전원 입력부(120)는 중심 코일(130a)의 단부에 마련된다. 브랜치 코일(130b,130c,130d)의 말단부는 전원 접지부(140)를 구비하며 로테이터(200)와 접촉됨으로써 접지되어 있다.

하우징(300)의 냉각제 공급부(310)를 통하여 공급된 냉각제는 하우징(300)과 로테이터(200)의 회전 접촉면에 형성된 그루브(312)를 거쳐 냉각제 채널(220)로 유입된다.

냉각제 채널(220)로 유입된 냉각제는 냉각제 연결부(210)에 도달한다. 로테이터(200)는 접지되고 중심 코일(130a)에는 펄스화된 고주파 전원이 인가되므로 절연을 위하여 냉각제 연결부(210) 및 중심 코일(130a)의 냉각제 인렛(110)은 절연 호스(215)로 연결된다.

안테나 코일(130)은, 내부에 냉각제가 유동되며 고주파 전원이 도통하기 위하여 도체 파이프로 이루어진 것이 바람직하다. 안테나 코일(130)에 냉각제가 흐르지 않게 해도 되지만, 냉각제의 사용은 RF 전원이 코일에 인가될 때 발생하는 열 손실을 방지하기 위함이다. 냉각제 인렛(110)을 통하여 유입된 냉각제는 중심 코일(130a)을 거쳐 중심 코일(130a)에 병렬 연결된 각각의 브랜치 코일(130b,130c,130d)로 흐르며, 전원 접지부(140)에 형성된 냉각제 아웃렛(141)을 통하여 빠져나간다.

전원 접지부(140)는 로테이터(200)와 접촉하며 함께 회전되므로 전원 접지부(140)의 냉각제 아웃렛(141)은 로테이터(200)에 형성된 냉각제 채널(240)과 연결된다. 따라서 브랜치 코일(130b,130c,130d)에서 배출된 냉각제는 냉각제 아웃렛(141)을 거쳐 냉각제 채널(240)로 유입되며, 시일(seal)(345)로 밀봉된 그루브(342)를 거쳐 냉각제 배출부(340)로 배출된다. 그루브(312,342)는 하우징(300)의 원주 방향을 따라 형성된 홈이며, 그루브(312,342)의 주위는 하우징(300)과 로테이터(200)의 회전을 방해하지 않는 구조로 된 시일(315,345)에 의하여 밀봉된다. 냉각제의 공급 및 배출 경로는 도 8에 화살표로 도시되었다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10...가공물 20...챔버(chamber)
30...덮개 40...오링(O-ring)
50...가스 인렛(gas inlet) 55...가스 채널(gas channel)
100...안테나(antenna) 110...냉각제 인렛(coolant inlet)
120...전원 입력부 130...안테나 코일
130a...중심 코일(center coil)
130b,130c,130d...브랜치 코일(branch coil)
140...전원 접지부 141...냉각제 아웃렛(coolant outlet)
150...커넥터(connector) 200...로테이터(rotator)
210...냉각제 연결부 215...호스
220,240...냉각제 채널(coolant channel)
280...절연 부재 290,390...풀리(pulley)
300...하우징(housing) 310...냉각제 공급부
312,342...그루브(groove) 315,345...시일(seal)
340...냉각제 배출부 350...베어링
380...모터 400...전원부
410...고주파 전원 연결부 420...슬립 링(slip ring)
500...가스판 910...차폐판
911...관통 홀 915...제1 판
917...제2 판

Claims

플라즈마를 생성하는 플라즈마 소오스;
상기 플라즈마에 의해 가공되는 가공물을 지지하는 척 유니트;
상기 플라즈마 소오스와 상기 척 유니트의 사이에 개재되는 차폐판; 및
플라즈마 생성에 필요한 반응 가스와 상기 척 유니트가 수용되고 밀폐된 챔버;를 포함하고,
상기 차폐판은 상기 가공물에 대하여 상기 플라즈마 소오스를 가리는 제1 모드 또는 상기 가공물에 대해서 상기 플라즈마 소오스를 개방하는 제2 모드로 동작하며,
상기 가공물에 대한 플라즈마 가공시 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드는 교번하여 실행되고,
상기 플라즈마 소오스에는 고주파 전원을 인가받고 상기 척 유니트 및 상기 가공물이 수용된 상기 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 안테나 코일이 마련되며,
상기 안테나 코일은 상기 챔버의 외부에 배치되고, 상기 챔버 내부에 수용된 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 전자기장을 생성하며,
상기 차폐판은 상기 챔버의 외부에서 상기 챔버와 상기 안테나 코일의 사이에 배치되는 플라즈마 장치.
제1항에 있어서,
상기 차폐판은 상기 플라즈마 소오스로부터 상기 척 유니트를 향하는 제1 방향에 수직한 제2 방향을 회전축으로 하여 회전 운동하고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 수직한 방향을 따라 복수로 마련되는 플라즈마 장치.
제1항에 있어서,
상기 차폐판은 서로 대면되고 관통 홀이 형성된 제1 판과 제2 판을 포함하고,
상기 제1 판과 상기 제2 판은 서로 상대 이동하며,
상기 제1 모드는 상기 상대 이동에 의해 상기 제1 판의 관통 홀과 상기 제2 판의 관통 홀이 서로 엇갈리는 상태이고,
상기 제2 모드는 상기 상대 이동에 의해 상기 제1 판의 관통 홀과 상기 제2 판의 관통 홀이 서로 겹치는 상태인 플라즈마 장치.
제1항에 있어서,
상기 차폐판은 관통 홀이 형성되고 서로 대면하는 제1 판과 제2 판을 포함하며,
상기 제1 판은 회전하고, 상기 제2 판은 고정된 플라즈마 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 판과 제2 판은 동일한 형상을 갖고,
상기 관통 홀은 상기 제1 판과 상기 제2 판의 동일한 위치에 형성된 플라즈마 장치.