KR101700849B1 - 주사형 플라즈마 공급 장치 - Google Patents

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김재동
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(주)이엠아이티
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 주사형 플라즈마 공급 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는, 예를 들면, 전자 현미경의 시료실(sample room)인 소규모 진공 챔버 및/또는 협소한 공간을 갖는 진공 챔버 내에 직접 플라즈마를 직접 용이하게 주입하여 클리닝 공정을 원할하게 수행할 수 있는 주사형 플라즈마 공급 장치를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 챔버; 플라즈마 챔버의 전방으로부터 돌출되어, 시료실에 결합된 채 플라즈마를 시료실에 공급하는 니들; 및 플라즈마 챔버에 결합되어 플라즈마 챔버로부터 발생되는 열을 차단하는 열 차단부로 이루어진 주사형 플라즈마 공급 장치를 개시한다.

Description

주사형 플라즈마 공급 장치{Syringe type plasma supplying device}
본 발명의 다양한 실시예는 주사형 플라즈마 공급 장치에 관한 것이다.
전자 현미경(예를 들면, TEM(Transmission Electron Microscope), SEM(Scanning Electron Microscope) 등등)의 소규모 진공 챔버(chamber) 또는 협소한 공간을 갖는 진공 챔버는 해당 기기의 사용량에 따라 챔버 내의 오염이 필연적으로 발생하는 문제점이 있으나, 구조적 문제로 인하여 작업자의 수작업으로는 클리닝(cleaning)의 어려움이 있었다.
특히, TEM 분야에서는 시료실의 오염에 의하여 TEM 기기의 해상도(resolution)가 현저하게 저하되어 사용되고 있으나, 시료실의 클리닝 수단의 부재로 인하여 기기 운용의 어려움이 상존하고 있었다. 따라서 오염에 의한 기기의 성능 저하로 신규 기기 구입을 유발하기 때문에 비용 절감을 위해서 획기적인 클리닝 기술이 요구되고 있었다.
일례로, 이러한 오염 문제의 해결을 위해서 플라즈마 클리닝(plasma cleaning)이 고려될 수 있다. 그러나, TEM의 시료실은 일반적으로 자체가 매우 협소하고 또한 좁은 입구를 갖기 때문에, 이러한 좁은 입구에 플라즈마를 공급하기 어려운 문제가 있었다. 즉, 통상의 반도체나 LCD 제조용의 챔버 클리닝 목적의 플라즈 발생 장치는 부착형이라 큰 규모의 챔버에 부착이 가능하나, 투과형 전자 현미경과 같이 주입구가 매우 협소한 소형 챔버에는 플라즈마를 직접 공급할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 주사형 플라즈마 공급 장치를 제공하는데 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는, 예를 들면, 전자 현미경의 시료실(sample room)인 소규모 진공 챔버 및/또는 협소한 공간을 갖는 진공 챔버 내에 주사 바늘 또는 니들을 이용하여 직접 플라즈마를 주입하여 클리닝 공정을 원활하게 수행할 수 있는 주사형 플라즈마 공급 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 챔버; 상기 플라즈마 챔버의 전방으로부터 돌출되어, 시료실에 결합된 채 상기 플라즈마를 상기 시료실에 공급하는 니들; 및 상기 플라즈마 챔버에 결합되어 상기 플라즈마 챔버로부터 발생되는 열을 차단하는 열 차단부를 포함하고, 상기 니들은 복수 개의 니들로 구성되며, 상기 복수 개의 니들 각각은 내경의 크기는 동일하되 외경의 크기는 서로 상이하고, 상기 복수 개의 니들 중 적어도 하나는 휠 수 있도록 원주방향 및 길이방향으로 주름이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 니들은 상기 시료실에 결합된 후 상기 시료실의 진공이 새지 않도록 하는 진공 실링 O-링을 더 포함할 수 있다.
상기 니들은 상기 플라즈마 챔버의 전방으로부터 돌출 형성되고 제1내경 및 제1외경을 갖는 제1니들; 상기 제1니들의 전방으로부터 돌출 형성되고 상기 제1내경 및 제1외경보다 작은 제2내경 및 제2외경을 갖는 제2니들을 포함할 수 있고, 상기 제2니들이 상기 시료실에 결합될 수 있다. 상기 제2니들은 상기 시료실에 결합된 후 상기 시료실의 진공이 새지 않도록 하는 진공 실링 O-링을 더 포함할 수 있다.
상기 니들은 상기 플라즈마 챔버의 전방으로부터 돌출 형성되고 제1내경 및 제1외경을 갖는 제1니들; 상기 제1니들의 전방으로부터 돌출 형성되고 상기 제1내경 및 제1외경보다 작은 제2내경 및 제2외경을 갖는 제2니들; 상기 제2니들로부터 전방으로 돌출 형성되고 상기 제2내경과 동일한 제3내경 및 상기 제2외경보다 작은 제3외경을 갖는 제3니들; 상기 제3니들로부터 전방으로 돌출 형성되고 상기 제3내경과 동일한 제4내경 및 상기 제3외경보다 작은 제4외경을 갖는 제4니들을 포함할 수 있고, 상기 제3,4니들이 상기 시료실에 결합될 수 있다. 상기 제3니들은 상기 시료실에 결합된 후 상기 시료실의 진공이 새지 않도록 하는 진공 실링 O-링을 더 포함할 수 있다
상기 플라즈마 챔버는 후방을 덮는 평판 형태의 후면 커버를 더 포함할 수 있고, 상기 후면 커버에는 가스 주입홀, 진공 게이지 결합홀 및 RF 전원선 결합홀이 동일면에 형성될 수 있다.
상기 플라즈마 챔버는 후방을 덮는 후면 커버가 결합되며 외측으로 돌출된 플랜지를 더 포함할 수 있고, 상기 플랜지에 상기 열 차단부가 결합되되, 상기 열 차단부는 상기 플랜지를 중심으로 전방 및 후방으로 연장된 전방 및 후방이 개방된 4각 파이프 형태일 수 있다.
상기 열 차단부는 열 방출 표면을 넓히기 위해 형성된 다수의 관통홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치는, 예를 들면, 전자 현미경의 시료실(sample room)인 소규모 진공 챔버 및/또는 협소한 공간을 갖는 진공 챔버의 주입구에 주사 바늘 또는 니들을 직접 결합함으로써, 시료실에 플라즈마를 용이하게 주입하고, 이에 따라 시료실의 클리닝 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치는, 예를 들면, 주사 바늘 또는 니들에 진공 실링 O-링을 형성함으로써, 플라즈마 주입 및 클리닝 공정 동안 시료실 내의 진공압이 외부로 유출되지 않도록 한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치는, 예를 들면, 니들의 일정 영역이 주름관 또는 자바라 형태로 형성됨으로써, 니들이 다양한 각도로 쉽게 휠 수 있고 이에 따라 다양한 위치에서 시료실에 주사형 플라즈마 공급 장치를 쉽게 결합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치는, 예를 들면, 니들이 내플라즈마성 금속으로 형성되거나, 또는 니들의 내표면에 내플라즈마 코팅층이 형성됨으로써, 장기간 사용 시에도 니들이 플라즈마에 의해 식각되거나 마모되지 않게 된다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치를 도시한 사시도, 측면도 및 정면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치를 도시한 단면도 및 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치 중에서 플라즈마 챔버의 후면 커버를 도시한 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치의 니들이 전자 현미경의 시료실에 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 다양한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 다양한 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 다양한 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 다양한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 다양한 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 다양한 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "상부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치(100)를 도시한 사시도, 측면도 및 정면도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치(100)는 플라즈마 챔버(110), 플라즈마 챔버(110)로부터 대략 전방을 향해 길게 연장된 니들 또는 주사 바늘(120) 및 플라즈마 챔버(110)로부터의 열을 차단하는 열 차단부(130)를 포함한다.
플라즈마 챔버(110)는 플라즈마를 발생시키는 역할을 한다. 즉, 플라즈마 챔버(110)는 RF(Radio Frequency) 고주파 에너지와 가스(예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 아르곤, 산소, 공기 등등)와의 상호 반응에 의한 활성화된 플라즈마 상태의 저온(또는 고온) 라디칼 및 이온을 발생시키는 역할을 한다.
이러한 플라즈마 챔버(110)는 속이 비어 있는 대략 원통 형태로 형성될 수 있다. 즉, 플라즈마 챔버(110)는 후방에 방사상 외측으로 돌출된 대략 사각의 플랜지(111)와, 상기 플랜지(111)로부터 전방으로 원통 형태로 일정 길이 연장된 몸체(112)와, 몸체(112)로부터 전방으로 직경이 작아지며 일정 길이 연장된 경사부(113)와, 상기 경사부(113)의 전방을 막으며 니들(120)이 결합되는 평평한 전면(114)을 포함할 수 있다. 여기서, 후방의 플랜지(111)에는 RF 고주파 에너지 및 가스를 공급하며 또한 진공 게이지 등이 설치된 후면 커버(115, 도 3 참조)가 구비되는데, 이는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
더불어, 플라즈마 챔버(110)의 내측에는 공급된 가스를 플라즈마로 변환시키기 위한 플라즈마 전극(미도시)이 설치됨은 당연하다. 이러한 플라즈마 전극은 당업자에게 알려진 다양한 구조가 채택될 수 있으며, 이러한 플라즈마 전극은 공지 기술이므로 여기서 그 설명을 생략한다.
니들(120)은 플라즈마 챔버(110)의 전방으로부터 일정 길이 돌출되어 형성되며, 이는 시료실(140, 도 4 참조)의 주입구에 결합되어 플라즈마를 시료실(140)에 공급하는 역할을 한다. 또한, 니들(120)에는 니들(120)이 시료실(140)의 주입구에 결합된 후, 시료실(140)의 진공이 외부로 새지 않도록 하는 진공 실링 O-링(129)이 더 결합될 수 있다. 여기서, 진공 실링 O-링(129)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 실리콘(silicone), 러버(rubber), 금속 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 플라즈마 챔버(110), 후면 커버(115) 및 니들(120)은 플라즈마에 부식되거나 손상되지 않는 내플라즈마 금속(예를 들면, SUS, 하스텔로이(Hasteloy), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐카바이드(WC), 백금이리듐(PtIr) 등등), 세라믹, 유리 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더욱이, 플라즈마 챔버(110), 후면 커버(115) 및 니들(120)의 표면에는 내플라즈마 코팅막(예를 들면, 이트륨 계열 산화물, 질화알루미늄, 질화규소, 질화티탄, Y2O3-Al2O3계열 화합물, B4C, ZrO2 및 Al2O3으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종의 혼합물)이 더 형성됨으로써, 발생된 플라즈마에 의해 이들 플라즈마 챔버(110), 후면 커버(115) 및 니들(120)의 표면이 식각되거나 손상되지 않도록 할 수 있다.
한편, 이러한 니들(120)의 길이는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 플라즈마 챔버(110)가 갖는 길이의 2배 내지 10배 이내로 형성될 수 있다. 따라서, 니들(120)의 길이가 충분히 길기 때문에, 다양한 위치에서 니들(120)이 시료실의 주입구에 용이하게 결합될 수 있다.
열 차단부(130)는 플라즈마 챔버(110) 즉, 플랜지(111)의 외측에 결합되어, 플라즈마 챔버(110)로부터의 열이 외부로 신속히 전달 및 방출되어 제거되도록 한다. 일례로, 열 차단부(130)는 전방이 대략 개방된 사각 파이프 형태를 하며, 방열 표면적이 증가하도록 표면에 다수의 관통홀(132)이 배열될 수 있다. 여기서, 열 차단부(130)는 면과 면이 만나는 코너가 곡면 형태로 형성되어 외부 충격에 강한 강성을 갖도록 하고, 또한 플라즈마 챔버(110) 및 니들(120)은 열 차단부(130)의 전방으로부터 일정 길이 돌출된 형태를 하여, 니들(120)이 시료실(140)에 용이하게 결합되도록 한다.
한편, 이러한 열 차단부(130)는 열 전달율이 높은 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 구리(Cu), 알루미늄(Al), SUS 등으로 형성될 수 있다. 더불어, 도면에서는 방열 표면적의 증가를 위해 다수의 관통홀(132)이 배열된 것으로 도시되어 있으나, 이러한 다수의 관통홀(132) 대신 다수의 방열핀(heat spreading fin)이 더 구비될 수도 있다. 물론, 열 차단부(130)에는 다수의 관통홀 및 방열핀이 동시에 형성될 수도 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치(100)는, 예를 들면, 전자 현미경의 시료실(140)인 소규모 진공 챔버 및/또는 협소한 공간을 갖는 진공 챔버의 주입구에 니들(120)을 직접 결합하여 플라즈마를 발생 및 주입함으로써, 시료실(140) 내의 클리닝 효율이 향상되도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치(100)를 도시한 단면도 및 평면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치(100)는 플라즈마 챔버(110)의 후방에 외측 방사상으로 연장된 플랜지(111)가 형성되고, 이러한 플랜지(111)에 대략 파이프 형태의 열 차단부(130)가 더 결합된다. 여기서, 열 차단부(130)는 전방이 대략 개방되고, 후면(131)에는 가스 주입관이 지나가는 가스 주입홀(133), 진공 게이지가 지나가는 진공 게이지 결합홀(134), RF 전원선이 지나가는 RF 전원선 결합홀(135)이 구비될 수 있다.
여기서, 가스 주입관, 진공 게이지 및 RF 전원선은 결국 플라즈마 챔버(110)의 후방을 막는 후면 커버(115)에 결합된다(도 3 참조).
한편, 니들(120)은 플라즈마 챔버(110)의 전면(114)으로부터 일정 길이 돌출 형성되고 제1내경 및 제1외경을 갖는 제1니들(121)과, 제1니들(121)의 전방으로부터 일정 길이 돌출 형성되고 제1내경 및 제1외경보다 작은 제2내경 및 제2외경을 갖는 제2니들(122)을 포함할 수 있다.
여기서, 제2니들(122)이 시료실(140)에 결합되고, 제2니들(122)에 진공 실링 O-링(129)이 더 결합될 수 있다.
더욱이, 니들(120)은 플라즈마 챔버(110)의 전면(114)으로부터 돌출 형성되고 제1내경 및 제1외경을 갖는 제1니들(121)과, 제1니들(121)의 전방으로부터 돌출 형성되고 제1내경 및 제1외경보다 작은 제2내경 및 제2외경을 갖는 제2니들(122)과, 제2니들(122)로부터 전방으로 돌출 형성되고 제2내경과 동일한 제3내경 및 제2외경보다 작은 제3외경을 갖는 제3니들(123)과, 제3니들(123)로부터 전방으로 돌출 형성되고 제3내경과 동일한 제4내경 및 제3외경보다 작은 제4외경을 갖는 제4니들(124)을 포함할 수 있다. 즉, 제2,3,4니들(122,123,124)은 제2,3,4외경이 각각 다르지만, 제2,3,4내경은 모두 동일함으로써, 시료실(140)에의 결합이 용이하면서도 플라즈마의 주입량이 손실되지 않는 구조를 갖는다.
여기서, 제3,4니들(123,124)이 시료실(140)에 실질적으로 결합될 수 있고, 제3니들(123)에 시료실(140)의 진공이 새지 않도록 진공 실링 O-링(129)이 더 형성될 수 있다.
더불어, 제4니들(124)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만 제4내경이 대략 6 mm이고, 제4외경이 대략 8 mm일 수 있음으로써, 시료실(141)의 좁은 주입구(142, 도 4 참조)에 용이하게 결합될 수 있다.
또한, 제4니들(124)의 제4외경에 비해 제3니들(123)의 제3외경이 더 크고, 제3니들(123)의 제3외경에 비해 제2니들(122)의 제2외경이 더 큼으로써, 니들(120)이 시료실의 주입구에 결합/밀착된 후, 시료실의 진공압 손실이 작아질 수 있다.
이러한 니들(120)의 개수는 장착 거리나 장착 환경에 따라 상술한 개수보다 많거나 또는 작을 수 있다. 또한, 이러한 니들(120)은, 경우에 따라, 쉽게 휠 수 있는 재료로 형성되거나 또는 구조로 형성됨으로써, 다양한 구조의 시료실(140)에 용이하게 결합될 수 있다. 예를 들면, 니들(120)은 시료실(140)에 결합되는 영역(예를 들면, 제3,4니들)을 제외한 나머지 영역(예를 들면, 제1,2니들)이 원주 방향으로 주름이 형성되고 주름이 길이 방향으로 다수 배열된 주름관 또는 자라바 형태/구조로 형성됨으로써, 다양한 각도로 쉽게 휠 수 있고 이에 따라, 다양한 위치에 형성된 시료실의 주입구에 용이하게 결합될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치(100) 중에서 플라즈마 챔버(110)의 후면 커버(115)를 도시한 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버(110)의 후방에 결합되는 후면 커버(115)는 대략 사각 평판 또는 플레이트 형태일 수 있다. 이러한 후면 커버(115)는 실질적으로 플라즈마 챔버(110)의 플랜지(111)에 결합 및 고정될 수 있다. 더욱이, 이러한 후면 커버(115)에는 가스 주입홀(115a), 진공 게이지 결합홀(115b) 및 RF 전원선 결합홀(115c)이 동일면에 형성될 수 있다.
이와 같이, 가스 주입홀(115a), 진공 게이지 결합홀(115b) 및 RF 전원선 결합홀(115c)이 하나의 공통면에 결합됨으로써, 가스 주입관, 진공 게이지 및 RF 전원선의 제어를 상술한 하나의 공통면에서 수행할 수 있고, 이에 따라 플라즈마 매칭(plasma matching)이 더욱 수월하게 구현될 수 있다.
여기서, 가스 주입홀(115a)을 통해서는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 아르곤, 산소, 공기 등이 플라즈마 챔버(110)에 공급될 수 있다. 또한, 진공 게이지 결합홀(115b)을 통해서는 진공 게이지가 결합되며, 이러한 진공 게이지를 통해 시료실(140)의 진공 상태가 플라즈마를 공급받을 수 있는 상태인지 아닌지를 판단하도록 한다. 즉, 시료실(140)의 진공 상태가 플라즈마를 공급받을 수 있는 상태이면 주사형 플라즈마 공급 장치(100)가 동작하여 플라즈마를 시료실(140)에 공급하고, 시료실(140)의 진공 상태가 플라즈마를 공급받을 수 없는 상태이면 주사형 플라즈마 공급 장치(100)가 동작하지 않도록 한다. 더불어, 한정하는 것은 아니지만, RF 전원선을 통해서는, 13.56MHZ 및 10W~300W의 고주파 에너지가 플라즈마 챔버(110) 내의 플라즈마 전극에 공급될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치(100)의 니들(120)이 전자 현미경의 시료실(140)에 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 주사형 플라즈마 공급 장치(100)의 니들(120)은, 예를 들면, 전자 현미경의 시료실(140)에 결합될 수 있다. 즉, 니들(120)이 시료실(140)의 벽면(141)에 형성된 주입구(142)에 결합되어, 플라즈마를 시료실(140)에 공급할 수 있다. 이때 니들(120)에는 진공 실링 O-링(129)이 더 결합됨으로써, 시료실(140)로부터의 진공압력 및/또는 플라즈마가 외측으로 노출되지 않도록 한다. 더불어, 니들(120)은 길이 방향을 따라 적어도 하나의 단차가 형성됨으로써, 시료실(140) 내의 진공압 손실을 줄일 수 있다.
더욱이, 진공 실링 O-링(129)은 내플라즈마성을 가져 장수명이 되도록, 표면에 이트륨 계열 산화물, 질화알루미늄, 질화규소, 질화티탄, Y2O3-Al2O3계열 화합물, B4C, ZrO2 및 Al2O3으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종의 혼합물이 코팅될 수 있다.
이와 같이 시료실(140)에 플라즈마(예를 들면, 활성 라디칼 및 이온 등등)가 주입되면, 시료실(140)의 내부에 존재하는 각종 오염물이 제거된다. 예를 들면, 시료실(140)의 내부에 형성된 탄화수소 유기물 분자, 각종 산화물, 오일, 시료 아웃 가스 등이 상술한 플라즈마에 의해 클리닝될 수 있다.
더욱이, 플라즈마는 오염물과 반응하여 물(H2O) 또는 이산화탄소(CO2)를 생성하게 되는데, 이러한 물(H2O) 또는 이산화탄소(CO2)의 생성에 의해 운동 에너지가 높아짐에 따라, 오염물이 시료실(140)의 진공압에 의해 외부로 쉽게 배출될 수 있다.
더욱이, 플라즈마는 시료실(140)의 내벽 및/또는 시료에 형성된 정전기와 반응하여, 중성화됨으로써, 결국 시료실(140)의 내벽 및/또는 시료의 정전기가 제거되도록 한다.
한편, 상술한 클리닝은, 예를 들면, 투과형 전자현미경(transmission electron microscope, TEM)을 예로 하여 설명하였으나, 이밖에도 주사형 전자현미경(scanning electron microscope, SEM), 주사투과형 전자현미경(scanning transmission electron microscope, STEM) 및 X 선 마이크로 애널라이저(micro analyzer) 등에도 적용될 수 있고, 더욱이, 시료실(진공 상태임) 역시 샘플 챔버뿐만 아니라 시료 교환 챔버에도 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 주사형 플라즈마 공급 장치를 실시하기 위한 하나의 다양한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 다양한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 주사형 플라즈마 공급 장치
110; 플라즈마 챔버 111; 플랜지
112; 몸체 113; 경사부
114; 전면 115; 후면 커버
115a; 가스 주입홀 115b; 진공 게이지 결합홀
115c; RF 전원선 결합홀 120; 니들
121; 제1니들 122; 제2니들
123; 제3니들 124; 제4니들
129; 진공 실링 O-링 130; 열 차단부
131; 후면 132; 관통홀
133; 가스 주입홀 134; 진공 게이지 결합홀
135; RF 전원선 결합홀 140; 시료실
141; 벽면 142; 주입구

Claims (9)

  1. 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 챔버;
    상기 플라즈마 챔버의 전방으로부터 돌출되어, 시료실에 결합된 채 상기 플라즈마를 상기 시료실에 공급하는 니들; 및
    상기 플라즈마 챔버에 결합되어 상기 플라즈마 챔버로부터 발생되는 열을 차단하는 열 차단부를 포함하고,
    상기 니들은
    복수 개의 니들로 구성되며, 상기 복수 개의 니들 각각은 내경의 크기는 동일하되 외경의 크기는 서로 상이하고, 상기 복수 개의 니들 중 적어도 하나는 휠 수 있도록 원주방향 및 길이방향으로 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 주사형 플라즈마 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 니들은 상기 시료실에 결합된 후 상기 시료실의 진공이 새지 않도록 하는 진공 실링 O-링을 더 포함함을 특징으로 하는 주사형 플라즈마 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 니들은 상기 플라즈마 챔버의 전방으로부터 돌출 형성되고 제1내경 및 제1외경을 갖는 제1니들;
    상기 제1니들의 전방으로부터 돌출 형성되고 상기 제1내경 및 제1외경보다 작은 제2내경 및 제2외경을 갖는 제2니들을 포함하고,
    상기 제2니들이 상기 시료실에 결합됨을 특징으로 하는 주사형 플라즈마 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2니들은 상기 시료실에 결합된 후 상기 시료실의 진공이 새지 않도록 하는 진공 실링 O-링을 더 포함함을 특징으로 하는 주사형 플라즈마 공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 니들은 상기 플라즈마 챔버의 전방으로부터 돌출 형성되고 제1내경 및 제1외경을 갖는 제1니들;
    상기 제1니들의 전방으로부터 돌출 형성되고 상기 제1내경 및 제1외경보다 작은 제2내경 및 제2외경을 갖는 제2니들;
    상기 제2니들로부터 전방으로 돌출 형성되고 상기 제2내경과 동일한 제3내경 및 상기 제2외경보다 작은 제3외경을 갖는 제3니들;
    상기 제3니들로부터 전방으로 돌출 형성되고 상기 제3내경과 동일한 제4내경 및 상기 제3외경보다 작은 제4외경을 갖는 제4니들을 포함하고,
    상기 제3,4니들이 상기 시료실에 결합됨을 특징으로 하는 주사형 플라즈마 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제3니들은 상기 시료실에 결합된 후 상기 시료실의 진공이 새지 않도록 하는 진공 실링 O-링을 더 포함함을 특징으로 하는 주사형 플라즈마 공급 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는 후방을 덮는 평판 형태의 후면 커버를 더 포함하고,
    상기 후면 커버에는 가스 주입홀, 진공 게이지 결합홀 및 RF 전원선 결합홀이 동일면에 형성된 것을 특징을 하는 주사형 플라즈마 공급 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는 후방을 덮는 후면 커버가 결합되며 외측으로 돌출된 플랜지를 더 포함하고,
    상기 플랜지에 상기 열 차단부가 결합되되, 상기 열 차단부는 상기 플랜지를 중심으로 전방 및 후방으로 연장된 전방 및 후방이 개방된 4각 파이프 형태인 것을 특징으로 하는 주사형 플라즈마 공급 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 차단부는 열 방출 표면을 넓히기 위해 형성된 다수의 관통홀을 더 포함함을 특징으로하는 주사형 플라즈마 공급 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200184087Y1 (ko) * 1999-12-30 2000-06-01 성기운 자동차 배기관용 플렉시블 연결구
JP2011034895A (ja) * 2009-08-05 2011-02-17 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置及び試料汚染除去機構
KR101530282B1 (ko) * 2014-09-03 2015-06-24 히타치하이테크놀로지즈코리아 주식회사 전자현미경 플라즈마 클리너

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