KR101645813B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR101645813B1
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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 챔버에 구비되는 오링의 손상을 최소화하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 내부에 플라즈마가 형성되는 공간을 제공하고 제1 단부에 형성된 제1 개방부를 구비하는 챔버 부재; 상기 챔버 부재의 외주면으로부터 바깥으로 연장되고 상기 제1 단부 쪽을 향하는 제1 접촉면; 상기 제1 개방부를 폐쇄하도록 상기 챔버 부재에 결합되고, 상기 제1 개방부를 막는 제1 덮개판부와, 상기 제1 덮개판부로부터 돌출되어서 상기 챔버 부재의 외주면을 외부에서 감싸고 그 내면에 끝단으로 갈수록 상기 챔버 부재의 외주면으로부터 더 멀어지도록 경사진 부분이 형성된 제1 측벽부를 구비하는 제1 커버 부재; 상기 챔버 부재의 외주면, 상기 제1 접촉면 및 상기 제1 측벽부의 내면에서 경사진 부분과 밀착하는 제1 오링 부재; 및 상기 제1 측벽부의 내면, 상기 챔버 부재의 외주면 및 상기 제1 오링 부재의 외주면이 연결되어서 형성된 공간을 채우는 제1 충전 부재를 포함하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.

Description

플라즈마 처리 장치 {PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 챔버에 구비되는 오링의 손상을 최소화하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 처리 장치는 내부에 플라즈마가 형성되는 공간을 제공하는 플라즈마 챔버를 구비한다. 플라즈마 챔버에는 내부 공간의 밀폐를 위해 오링이 설치되는데, 플라즈마 챔버에 설치되는 오링은 플라즈마에 노출되어서 쉽게 손상된다. 플라즈마 챔버에서 플라즈마에 의한 오링의 손상을 방지하기 위한 종래의 기술로서 대한민국 공개특허 제10-2004-0037288호에는 오링이 설치되는 부분은 안쪽에 돌출부와 단턱을 형성하여 챔버 내부에서 발생한 플라즈마 상태의 공정가스가 오링까지 침투하는 것을 막는 구성이 기재되어 있다. 하지만, 오링이 수용되는 공간에서도 플라즈마가 발생하는데, 종래의 기술에서는 이를 방지할 수 없으므로 플라즈마에 의한 오링 손상의 방지에 한계가 있다.
본 발명의 목적은 플라즈마 챔버에 구비되는 오링의 손상을 최소화하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,
내부에 플라즈마가 형성되는 공간을 제공하고 제1 단부에 형성된 제1 개방부를 구비하는 챔버 부재; 상기 제1 개방부를 폐쇄하도록 상기 챔버 부재에 결합되는 제1 커버 부재; 상기 챔버 부재와 상기 제1 커버 부재의 결합부에 설치되는 제1 오링 부재; 및 상기 제1 오링 부재가 수용되는 수용 공간에서 상기 제1 오링 부재로 채워지지 않은 부분의 적어도 일부를 채우는 제1 충전 부재를 포함하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 챔버 부재의 외주면으로부터 바깥으로 연장되고 상기 제1 단부 쪽으로 향하는 제1 접촉면을 더 포함하며, 상기 제1 커버 부재는 상기 제1 개방부를 막는 제1 덮개판부와, 상기 제1 덮개판부로부터 돌출되어서 상기 챔버 부재의 외주면을 외부에서 감싸고 그 내면에 끝단으로 갈수록 상기 챔버 부재의 외주면으로 더 멀어지도록 경사진 부분이 형성된 제1 측벽부를 구비하며, 상기 제1 오링 부재는 상기 챔버 부재의 외주면, 상기 제1 접촉면 및 상기 제1 측벽부의 내면에서 경사진 부분과 밀착하며, 상기 제1 충전 부재는 상기 제1 측벽부의 내면, 상기 챔버 부재의 외주면 및 상기 제1 오링 부재의 외주면이 연결되어서 형성된 공간을 채울 수 있다.
상기 제1 충전 부재는 상기 챔버 부재의 외주면을 감싸는 링 형상이며, 상기 제1 커버 부재가 상기 챔버 부재에 결합되는 과정에서 탄성변형되어서 상기 제1 측벽부의 내면, 상기 챔버 부재의 외주면 및 상기 제1 오링 부재의 외주면이 연결되어서 형성된 공간을 채울 수 있다.
상기 플라즈마 처리 장치는 상기 챔버 부재의 외주면에 결합되고 그 내부에 플라즈마 생성 장치가 설치되는 외부 몸체를 더 포함하며, 상기 외부 몸체에 상기 제1 접촉면이 형성될 수 있다.
상기 챔버 부재는 상기 제1 단부에 대응하는 제2 단부에 형성된 제2 개방부를 더 구비하며, 상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 챔버 부재의 외주면으로부터 바깥으로 연장되고 상기 제2 단부 쪽을 향하는 제2 접촉면과, 상기 제2 개방부를 폐쇄하도록 상기 챔버 부재에 결합되고, 상기 제2 개방부를 막는 제2 덮개판부와, 상기 제2 덮개판부로부터 돌출되어서 상기 챔버 부재의 외주면을 외부에서 감싸고 그 내면에 끝단으로 갈수록 상기 챔버 부재의 외주면으로부터 더 멀어지도록 경사진 부분이 형성된 제2 측벽부를 구비하는 제2 커버 부재와, 상기 챔버 부재의 외주면, 상기 제2 접촉면 및 상기 제2 측벽부의 내면에서 경사진 부분과 밀착하는 제2 오링 부재; 및 상기 제2 측벽부의 내면, 상기 챔버 부재의 외주면 및 상기 제2 오링 부재의 외주면이 연결되어서 형성된 공간을 채우는 제2 충전 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 충전 부재는 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 오링이 수용되는 공간에서 오링을 제외한 나머지 공간을 채우는 충전 부재를 구비하므로, 오링 주변에서의 플라즈마 발생이 방지되어서 플라즈마에 의한 오링의 손상이 최소화 된다. 또한, 상기 충전 부재는 열전도성이 우수한 실리콘과 같은 재질로 이루어지므로 열을 오링으로 전달하지 않고 외부로 바로 배출하는 경로를 형성하여 열에 의한 오링의 손상이 최소화 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 결합 구조를 보여주는 종단면도이다.
도 2는 도 1에서 'A' 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 충전 부재의 변형 전 형태를 도시한 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 결합 구조가 종단면도로서 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는 내부에 플라즈마가 형성되는 공간을 제공하고 양 단부가 개방된 챔버 부재(110)와, 챔버 부재(110)의 외부에 결합된 외부 몸체(120)와, 챔버 부재(110)의 개방된 제1 단부에 결합되는 제1 커버 부재(130)와, 챔버 부재(110)의 개방된 제2 단부에 결합되는 제2 커버 부재(140)와, 챔버 부재(110)와 제1 커버 부재(130) 사이를 밀봉하는 제1 오링 부재(150)와, 제1 오링 부재(150)와 밀착하는 제1 충전 부재(160)와, 챔버 부재(110)와 제2 커버 부재(140) 사이를 밀봉하는 제2 오링 부재(170)와, 제2 오링 부재(170)와 밀착하는 제2 충전 부재(180)를 포함한다. 두 충전 부재(160, 180)에 의해 플라즈마에 의한 두 오링 부재(150, 170)의 손상이 현저하게 감소된다.
챔버 부재(110)는 중공의 원통형상으로서, 그 내부에 플라즈마가 형성되는 내부 공간(110a)을 제공한다. 챔버 부재(110)의 제1 단부(111)(도면에서 상단에 해당)는 개방되어서 제1 개방부(111a)를 형성하고, 챔버 부재(110)의 제2 단부(112)(도면에서 하단에 해당)도 개방되어서 제2 개방부(112a)를 형성한다. 제1 개방부(111)는 제1 커버 부재(130)에 의해 폐쇄되고, 제2 개방부(112)는 제2 커버 부재(130)에 의해 폐쇄된다. 챔버 부재(110)의 외주면(113)에는 외부 몸체(120)가 결합된다. 챔버 부재(110)의 외주면(113)에서 제1 단부(111)에 인접한 위치에는 제1 오링 부재(150)와 제1 충전 부재(160)가 밀착하고, 챔버 부재(110)의 외주면(113)에서 제2 단부(112)에 인접한 위치에는 제2 오링 부재(170)와 제2 충전 부재(180)가 밀착한다.
외부 몸체(120)는 챔버 부재(110)의 외주면(113)에 결합되어서, 챔버 부재(110)의 둘레를 연속적으로 빙 둘러서 연장된다. 도시되지는 않았으나, 외부 몸체(120)의 내부에는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 장치(예를 들면, 자기장 형성 장치)가 설치될 수 있다. 외부 몸체(120)에는 챔버 부재(110)의 외주면(113)으로부터 바깥으로 연장되고 챔버 부재(110)의 제1 단부(111) 쪽을 향하는 제1 접촉면(121)과, 챔버 부재(110)의 외주면(113)으로부터 바깥으로 연장되고 챔버 부재(110)의 제2 단부(112) 쪽을 향하는 제2 접촉면(122)이 형성된다. 두 접촉면(121, 122)은 챔버 부재(110)의 외주면(113)과 빈틈이 없도록 이어진다. 두 접촉면(121, 122)과 챔버 부재(110)의 외주면(113)은 직각을 이루는 것이 바람직하다. 제1 접촉면(121)에는 제1 오링 부재(150)가 밀착하고, 제2 접촉면(122)에는 제2 오링 부재(170)가 밀착한다.
제1 커버 부재(130)는 대체로 원판 형상으로서, 챔버 부재(110)의 제1 개방부(111a)를 폐쇄하도록 제1 단부(111)에 결합된다. 제1 커버 부재(130)는 챔버 부재(110)의 제1 단부(111)와 접하는 덮개판부(131)와, 덮개판부(131)로부터 돌출된 측벽부(132)를 구비한다.
덮개판부(131)는 챔버 부재(110)의 제1 단부(111) 전체 영역을 포함하는 크기와 형태를 가지며 제1 단부(111)와 접하여 제1 개방부(111a)를 막는다.
도 1과 도 2를 참조하면, 측벽부(132)는 덮개판부(131)로부터 돌출되어서 챔버 부재(110)의 제1 단부(111) 근처의 외주면(113)을 외부에서 감싼다. 측벽부(132)의 내면(133)은 끝단으로 갈수록 벌어져서 외주면(113)과 더 멀어지도록 경사지고, 측벽부(132)의 경사진 내면(133)과 덮개판부(131)의 내면(131a)이 이어지는 구석부(134)는 챔버 부재(110)의 제1 단부(111)와 외주면(113)이 이어지는 모서리부(115)에 대응하여 위치한다. 측벽부(132)의 내면과 챔버 부재(110)의 외주면(113) 사이에 형성된 공간(135)에 제1 오링 부재(150)와 제1 충전 부재(160)가 수용된다. 측벽부(132)의 내면(133)에는 제1 오링 부재(150)와 제1 충전 부재(160)가 밀착한다. 측벽부(132)의 끝단(136)은 외부 몸체(120)의 제1 접촉면(121)과 인접하여 대향한다.
제2 커버 부재(140)는 대체로 원판 형상으로서, 챔버 부재(110)의 제2 개방부(112a)를 폐쇄하도록 제2 단부(112)에 결합된다. 제2 커버 부재(140)는 챔버 부재(110)의 제2 단부(112)와 접하는 덮개판부(141)와, 덮개판부(141)로부터 돌출된 측벽부(142)를 구비한다.
덮개판부(141)는 챔버 부재(110)의 제2 단부(112) 전체 영역을 포함하는 크기와 형태를 가지며 제2 단부(112)와 접하여 제1 개방부(112a)를 막는다.
측벽부(142)는 덮개판부(141)로부터 돌출되어서 챔버 부재(110)의 제2 단부(112) 근처의 외주면(113)을 외부에서 감싼다. 측벽부(142)의 내면(143)은 끝단으로 갈수록 벌어지도록 경사지고, 측벽부(142)의 내면(143)과 덮개판부(141)의 내면(141a)이 이어지는 구석부(144)는 챔버 부재(110)의 제2 단부(112)와 외주면(113)이 이어지는 모서리부(116)에 대응하여 위치한다. 측벽부(142)의 내면(143)과 챔버 부재(110)의 외주면(113) 사이에 형성된 공간(145)에 제2 오링 부재(170)와 제2 충전 부재(180)가 수용된다. 측벽부(142)의 내면(143)에는 제2 오링 부재(170)와 제2 충전 부재(180)가 밀착한다. 측벽부(142)의 끝단(146)은 외부 몸체(120)의 제2 접촉면(122)과 인접하여 대향한다.
제1 오링 부재(150)는 제1 커버 부재(130)의 측벽부(132)의 내면(133)과 챔버 부재(110)의 외주면(113) 사이에 형성된 공간(135)에 수용되어서, 챔버 부재(110)의 내부 공간(110a)을 밀폐시킨다. 제1 오링 부재(150)는 챔버 부재(110)의 외주면(113), 외부 몸체(120)의 제1 접촉면(121) 및 제1 커버 부재(130)의 측벽부(132)의 내면(133)과 밀착한다.
제1 충전 부재(160)는 제1 커버 부재(130)의 측벽부(132)의 내면(133), 챔버 부재(110)의 외주면(113) 및 제1 오링 부재(150)의 외주면이 연결되어서 형성된 공간을 채운다. 제1 충전 부재(160)는 내열성과 열 전도성이 우수한 탄성변형가능한 재질로 이루어지는데, 바람직하기로는 실리콘 재질로 이루어진다. 제1 충전 부재(160)는 제1 커버 부재(130)의 측벽부(132)의 내면(133), 챔버 부재(110)의 외주면(113) 및 제1 오링 부재(150)의 외주면에 연결되어서 형성된 공간에 불필요하게 플라즈마가 발생하는 것을 방지하고 화살표로 표시된 바와 같은 방열 경로를 형성하여 열에 의한 제1 오링 부재(150)의 손상을 최소화 한다. 도 3에는 제1 커버 부재(130)의 측벽부(132)의 내면(133), 챔버 부재(110)의 외주면(113) 및 제1 오링 부재(150)의 외주면에 연결되어서 형성된 공간에 수용되기 전의 제1 충전 부재(160a)가 사시도가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 제1 충전 부재(160a)는 링 형태로서, 직사각형 형태의 단면 형상을 갖는다. 직사각형 형태의 단면 형상은 제1 커버 부재(130)가 챔버 부재(110)에 결합되는 과정에서 도 2에 도시된 바와 같은 형태로 탄성 변형되어서 제1 커버 부재(130)의 측벽부(132)의 내면(133), 챔버 부재(110)의 외주면(113) 및 제1 오링 부재(150)의 외주면에 연결되어서 형성된 공간을 채운다.
제2 오링 부재(170)는 제2 커버 부재(140)의 측벽부(142)의 내면(143)과 챔버 부재(110)의 외주면(113) 사이에 형성된 공간(145)에 수용되어서, 챔버 부재(110)의 내부 공간(110a)을 밀폐시킨다. 제2 오링 부재(170)는 챔버 부재(110)의 외주면(113), 외부 몸체(120)의 제2 접촉면(122) 및 제2 커버 부재(140)의 측벽부(142)의 내면(143)과 밀착한다.
제2 충전 부재(180)는 제2 커버 부재(140)의 측벽부(142)의 내면(143), 챔버 부재(110)의 외주면(113) 및 제2 오링 부재(170)의 외주면에 연결되어서 형성된 공간을 채운다. 제2 충전 부재(180)의 구체적인 구성 및 작용은 제1 충전 부재(160)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 플라즈마 처리 장치 110 : 챔버 부재
120 : 외부 몸체 130 : 제1 커버 부재
140 : 제2 커버 부재 150 : 제1 오링 부재
160 : 제1 충전 부재 170 : 제2 오링 부재
180 : 제2 충전 부재

Claims (6)

  1. 내부에 플라즈마가 형성되는 공간을 제공하고 제1 단부에 형성된 제1 개방부를 구비하는 챔버 부재;
    상기 챔버 부재의 외주면에 결합되고 그 내부에 플라즈마 생성 장치가 설치되는 외부 몸체;
    상기 제1 개방부를 폐쇄하도록 상기 챔버 부재에 결합되는 제1 커버 부재;
    상기 챔버 부재와 상기 제1 커버 부재의 사이를 밀봉하는 제1 오링 부재; 및
    상기 제1 오링 부재와 밀착하는 제1 충전 부재를 포함하며,
    상기 외부 몸체에는 상기 챔버 부재의 외주면으로부터 바깥으로 연장되고 상기 제1 단부 쪽을 향하는 제1 접촉면이 형성되며,
    상기 제1 커버 부재는 상기 제1 개방부를 막는 제1 덮개판부와, 상기 제1 덮개판부로부터 돌출되어서 상기 챔버 부재의 외주면을 외부에서 감싸고 그 내면에 끝단으로 갈수록 상기 챔버 부재의 외주면으로 더 멀어지도록 경사진 부분이 형성된 제1 측벽부를 구비하며,
    상기 제1 오링 부재는 상기 챔버 부재의 외주면, 상기 제1 접촉면 및 상기 제1 측벽부의 내면에서 경사진 부분과 밀착하며,
    상기 제1 충전 부재는 상기 제1 측벽부의 내면, 상기 챔버 부재의 외주면 및 상기 제1 오링 부재의 외주면이 연결되어서 형성된 공간을 채우는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 충전 부재는 상기 챔버 부재의 외주면을 감싸는 링 형상이며, 상기 제1 커버 부재가 상기 챔버 부재에 결합되는 과정에서 탄성변형되어서 상기 제1 측벽부의 내면, 상기 챔버 부재의 외주면 및 상기 제1 오링 부재의 외주면이 연결되어서 형성된 공간을 채우는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버 부재는 상기 제1 단부에 대응하는 제2 단부에 형성된 제2 개방부를 더 구비하며,
    상기 외부 몸체에는 상기 챔버 부재의 외주면으로부터 바깥으로 연장되고 상기 제2 단부 쪽을 향하는 제2 접촉면이 더 형성되며,
    상기 제2 개방부를 폐쇄하도록 상기 챔버 부재에 결합되고, 상기 제2 개방부를 막는 제2 덮개판부와, 상기 제2 덮개판부로부터 돌출되어서 상기 챔버 부재의 외주면을 외부에서 감싸고 그 내면에 끝단으로 갈수록 상기 챔버 부재의 외주면으로부터 더 멀어지도록 경사진 부분이 형성된 제2 측벽부를 구비하는 제2 커버 부재와, 상기 챔버 부재의 외주면, 상기 제2 접촉면 및 상기 제2 측벽부의 내면에서 경사진 부분과 밀착하는 제2 오링 부재; 및 상기 제2 측벽부의 내면, 상기 챔버 부재의 외주면 및 상기 제2 오링 부재의 외주면이 연결되어서 형성된 공간을 채우는 제2 충전 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 충전 부재는 실리콘 재질인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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