KR20110072282A

KR20110072282A - 보호부재 및 이를 포함하는 플라즈마 발생장치

Info

Publication number: KR20110072282A
Application number: KR1020090129142A
Authority: KR
Inventors: 안성일
Original assignee: 주식회사 아토
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-06-29

Abstract

오염물이 증착되는 것을 방지하는 보호부재 및 이를 포함하는 플라즈마 발생장치가 개시된다. 보호부재는 패턴 형태로 형성되어 열을 발생시키는 발열 패턴부와, 상기 발열 패턴부가 수용되도록 형성되고, 상기 발열 패턴부로부터 발생된 열을 외부로 전달하는 절연부를 포함한다. 그리고, 플라즈마 발생장치는 챔버 본체와, 상기 챔버 본체의 상면에 배치된 유전체 플레이트를 포함한다. 여기서, 보호부재는 플라즈마 발생장치의 상기 유전체 플레이트의 하면에 접촉되도록 배치된다. 이에 따라, 보호부재에서 발생되는 열에 의해 오염물의 증착을 방지하여 메인터넌스 작업횟수가 감소될 수 있다.

Description

보호부재 및 이를 포함하는 플라즈마 발생장치{Protecting member and Apparatus for generating plasma including the same}

본 발명은 보호부재 및 이를 포함하는 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 평판패널 또는 웨이퍼를 제조하기 위한 공정에 사용되는 플라즈마 발생장치와 이에 포함된 보호부재에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼 또는 평판표시장치 등과 같은 미세패턴을 요구하는 기술분야에서는 플라즈마 식각(Plasma Etching) 및 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등 각종 표면처리 공정을 수행하기 위해 플라즈마를 사용한다. 이러한 플라즈마를 제조하기 위해서는 일반적으로 이온화 가스에 RF를 공급하는 방식을 사용하는데, 지금까지 플라즈마 제조공정에서 이온화 가스를 플라즈마로 만들기 위해 RF를 공급하는 방식은 다양한 형태로 구현되어 왔다.

플라즈마 발생장치의 구조의 일예로, 챔버 내에 유전체 플레이트를 수평으로 배치하고, 유전체 플레이트의 상측에 고주파를 발생시키기 위한 안테나를 배치한다. 그리고, 챔버의 일측에는 가스공급장치를 배치하여 챔버 내부로 가스가 유입 될 수 있게 한다. 그리고, 평판패널이나 웨이퍼 등의 피처리물체를 배치하기 위한 서셉터를 배치하는 것이 일반적이다. 여기서, 안테나는 외부의 RF 발생기 및 RF 매칭기 등과 연결되어 RF 전력을 인가받아 고주파를 발생시킨다. 발생된 고주파는 챔버 내로 공급되어 챔버 내에 유입된 이온화 가스를 플라즈마로 변환시킨다.

한편, 챔버 내부에서 플라즈마가 발생되어 피처리물체를 에칭, 증착, 표면개질등의 다양한 방법으로 장시간 처리하는 경우, 유전체 플레이트의 하면에 오염물이 증착된다. 증착된 오염물에 의해 안테나로부터 발생되는 유도 전계가 감소될 수 있다. 이 경우, 감소된 유도 전계에 의해 피처리물체의 표면을 처리할 수 있을 정도의 밀도를 갖는 플라즈마가 발생되기 어려울 수 있다.

또한, 계속적으로 오염물이 유전체 플레이트에 증착되어 오염물의 두께가 두꺼워지게 되면, 증착된 오염물에 박리가 발생하게 된다. 박리에 의해 오염물이 피처리물체에 떨어지게 된다. 이를 해결하고자, 유전체 플레이트의 하면 및 챔버의 내벽에 증착된 오염물을 주기적으로 세척한다. 그러나, 세척하기 어려울 정도로 오염물이 증착된 경우에는 유전체 플레이트를 교체하는 등의 메인터넌스 작업(Maintenance)을 실시한다. 단, 세척작업 동안에는 피처리물체를 처리할 수 없으므로, 평판패널 또는 반도체의 생산이 중지됨으로써, 평판패널 또는 반도체의 생산효율이 감소된다. 또한, 유전체 플레이트를 자주 교체하는 경우, 메인터넌스 비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 유전체 플레이트에 오염물이 증착되는 것을 방지하는 보호부재 및 이를 포함하는 플라즈마 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 보호부재는 패턴 형태로 형성되어 열을 발생시키는 발열 패턴부와, 상기 발열 패턴부가 수용되도록 형성되고, 상기 발열 패턴부로부터 발생된 열을 외부로 전달하는 절연부를 포함한다. 그리고, 플라즈마 발생장치는 챔버 본체와, 상기 챔버 본체의 상면에 배치된 유전체 플레이트를 포함한다. 여기서, 보호부재는 플라즈마 발생장치의 상기 유전체 플레이트의 하면에 접촉되도록 배치된다.

그리고, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는 전술한 구조로 이루어진 보호부재와, 피처리물체를 처리하는 처리공간이 형성되고, 상면이 개구되게 형성된 챔버 본체와, 상기 챔버 본체의 상측에 배치되어 하면의 적어도 일부가 상기 챔버 본체의 처리공간으로 노출되도록 형성되고, 하면에 상기 보호부재가 배치된 유전체 플레이트와, 상기 챔버 본체와 상기 유전체 플레이트 사이에 개재되어 상기 유전체 플레이트의 하면의 적어도 일부가 챔버 본체 내부로 노출될 수 있도록 유전체 플레이트 하면의 가장자리의 적어도 일부를 상방으로 지지하도록 형성된 리드 플레이트와, 상기 유전체 플레이트의 상측에 배치된 안테나와, 상기 유전체 플레이트의 하측에 배치되고, 상기 챔버 본체 내에 배치되어 상기 피처리물체가 안착되는 고정유 닛과, 일측이 상기 챔버 본체의 처리공간과 연통되도록 형성되어 상기 챔버 본체의 처리공간으로 가스를 공급하는 가스공급유닛을 포함한다.

본 발명에 따른 보호부재를 포함하는 플라즈마 발생장치에서 피처리물체의 표면을 처리하기 위해 챔버 본체의 처리공간에 플라즈마가 발생된다. 이 경우, 처리공간 내에 오염물이 발생되는데, 보호부재에서 방출되는 열에 의해 오염물이 안정화되지 않고 불안정한 상태가 된다. 이에 따라, 보호부재에 오염물이 증착되는 것을 방지할 수 있으므로, 메인터넌스 작업 횟수를 감소시켜서 생산효율이 감소되는 것을 방지할 수 있다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 보호부재를 포함하는 플라즈마 발생장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 보호부재를 발췌하여 도시한 단면도이다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 보호부재를 설명하기에 앞서, 플라즈마 발생장치의 구조를 간략하게 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 플라즈마 발생장치(100)는 챔버 본체(130)와, 유전체 플레이트(140)와, 안테나(160)를 포함한다.

챔버 본체(130)의 내부에는 피처리물체를 처리하는 처리공간(131)이 형성된다. 챔버 본체(130)는 상면이 개구되게 형성된다. 챔버 본체(130)의 처리공간(131)은 미도시된 진공 펌프에 의해 진공인 상태가 유지될 수 있다. 이러한 챔버 본체의 상측에는 리드 플레이트(132)가 배치된다. 리드 플레이트(132)는 후술할 유전체 플레이트(140)의 하면의 적어도 일부가 챔버 본체(130) 내부로 노출될 수 있도록 유전체 플레이트(140) 하면의 가장자리의 적어도 일부를 상방으로 지지하도록 형성된다. 리드 플레이트(132)는 챔버 본체(130)와 동일한 재질의 일체화된 부재일 수도 있고, 챔버 본체(130)와 리드 플레이트(132)를 각각 제조하여 결합시키는 것도 가능하다.

리드 플레이트(132)와 챔버 본체(130)가 각각 제조되는 경우, 리드 플레이 트(132)와 챔버 본체(130)가 접촉되는 접촉면들 사이에는 제1씰링부재(133b)가 개재될 수 있다. 그리고, 리드 플레이트(132)와 유전체 플레이트(140)가 접촉되는 접촉면들 사이에는 제2씰링부재(133b)가 개재될 수 있다. 제1 및 제2씰링부재(133a,133b)들은 챔버 본체(130)의 처리공간(131)이 진공인 경우, 이러한 진공상태가 유지될 수 있게 한다. 한편, 리드 플레이트(132)의 내부를 통하여 플라즈마를 생성하기 위한 가스가 이송되어 챔버 본체(130)의 처리공간(131)으로 분사될 수 있다.

유전체 플레이트(140)는 챔버 본체(130)의 상측, 바람직하게는 리드 플레이트(132)의 상면에 배치되어 하면이 챔버 본체(130) 내부로 노출되도록 형성된다.

안테나(160)는 유전체 플레이트(140)의 상측에 배치된다. 안테나(160)는 고주파 전력을 인가받아 처리공간(131)에 유도 전계를 형성한다. 즉, 챔버 본체(130)의 처리공간(131)은 후술할 가스공급유닛에 의해 공급된 가스와 안테나(160)로부터 발생된 유도 전계에 의해 플라즈마가 생성되는 영역이다.

한편, 전술한 플라즈마 발생장치(100)의 상세한 구조는 후술하기로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 보호부재(110)는 플라즈마 발생장치(100)의 유전체 플레이트(140)의 하면에 접촉되도록 배치된다. 보호부재(110)는 미도시된 전원부로부터 전력을 인가받아 열을 발생시킨다. 이를 위한 보호부재(110)는 발열 패턴부(114)와, 절연부(111,113)를 포함한다.

발열 패턴부(114)는 패턴 형태로 형성되어 열을 발생시킨다. 발열 패턴부(114)의 패턴 형상은 절연부(111,113)에 균일하게 열을 공급할 수 있도록 절연 부(111,113)의 전체면에 균일하게 형성된 것이 바람직하다. 이러한 발열 패턴부(114)의 소재의 일례로 금속 재질의 발열코일 또는 발열섬유가 사용될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

절연부(111,113)는 발열 패턴부(114)가 수용되도록 형성된다. 즉, 절연부(111,113)는 발열 패턴부(114)의 표면 전체를 감싸도록 형성되어 발열 패턴부(114)에 인가된 전류가 외부로 누전되는 것을 방지한다. 또한, 절연부(111,113)는 발열 패턴부(114)로부터 발생된 열을 외부로 전달하기도 한다. 이러한 절연부(111,113)는 발열 패턴부(114)의 일부가 외부로 노출되지 않도록 형성된 것이 바람직하다. 이는, 챔버 본체(130)에 발생된 플라즈마에 의해 발열 패턴부(114)가 파손되는 것을 방지하기 위함이다.

상기와 같은 구조로 이루어진 보호부재(110)를 포함하는 플라즈마 발생장치(100)에서 피처리물체의 표면을 처리하기 위해 챔버 본체(130)의 처리공간(131)에 플라즈마가 발생된다. 이 경우, 처리공간(131) 내에 오염물이 발생되는데, 보호부재(110)에서 방출되는 열에 의해 오염물이 안정화되지 않고 불안정한 상태가 된다. 이에 따라, 보호부재(110)에 오염물이 증착되는 것을 방지할 수 있으므로, 메인터넌스 작업 횟수를 감소시켜서 생산효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 오염물의 일부가 보호부재(110)에 증착되더라도 유전체 플레이트(140)를 교체하지 않고 보호부재(110)만 교체하면 됨으로써, 메인터넌스 비용을 절감할 수 있다.

한편, 상기와 같은 보호부재(110)를 포함하는 플라즈마 발생장치(100)의 구조의 일예는 후술하기로 한다.

도 2를 참조하면, 절연부(111,113)의 상세한 구조의 일예로 제1절연부(111)와, 제2절연부(113)를 포함할 수 있다.

제1절연부(111)는 상면에 발열 패턴부(114)가 패턴 형성된다. 제1절연부(111)는 유전체 플레이트(140)의 하면과 대응될 수 있는 넓이로 형성될 수 있다. 이를 위한 제1절연부(111)의 형상으로 특정 두께로 이루어진 시트 형상일 수 있다.

제2절연부(113)는 발열 패턴부(114)가 외부로 노출되지 않도록 제1절연부(111)의 상면에 형성된다. 즉, 제2절연부(113)는 발열 패턴부(114)에서 외부로 노출된 면에 형성되고, 제1절연부(111)의 상면의 일부에만 형성된 것도 가능하다. 이와 다르게, 제2절연부(113)는 발열 패턴부(114)에서 외부로 노출된 면에 형성되고, 제1절연부(111)의 상면의 전체에 형성된 것도 가능하다.

이러한 제1절연부(111)와 제2절연부(113)를 포함하는 절연부(111,113)는 발열 패턴부(114)가 외부로 노출되지 않게 한다. 즉, 보호부재(110)는 상기와 같이 절연부(111,113)와 발열 패턴부(114)가 일체형으로 이루어져서 발열 패턴부(114)가 외부로 노출되지 않게 한 구조이므로, 플라즈마에 의해 발열 패턴부(114)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 3은 절연부의 변형예를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 보호부재의 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 절연부(211,213)의 변형예로 제1절연부(211)에는 수용홈(212)이 형성될 수 있다. 수용홈(212)은 제1절연부(211)의 상면에 형성된 것이며, 발열 패턴부(214)와 대응되는 형상으로 하방으로 인입된다. 예를 들어, 발열 패턴부(214)가 일정 간격마다 지그재그로 형성된 형상인 경우, 수용홈(212)의 형상도 발열 패턴부(214)와 동일한 형상으로 인입되게 형성된다. 여기서, 수용홈(212)의 깊이는 발열 패턴부(214)의 두께와 동일한 것도 가능하고 발열 패턴부(214)의 두께보다 깊거나 얕은 것도 가능하다. 그리고, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이 제2절연부(213)는 발열 패턴부(214)가 수용홈(212)에 수용된 상태에서 용사 코팅될 수 있다. 용사 코팅은 모재에 열변형없이 코팅할 수 있는 냉간코팅기술로서, 불말, 선, 봉 형태의 코팅재료를 화염, 전기 아크, 및 플라즈마 화염속으로 이송하여 용융시킨 다음, 모재에 고속으로 분사하여 코팅을 형성하는 표면처리 기술이다.

상기와 같은 구조로 이루어진 변형예에 따른 절연부(211,213)는 전술한 절연부(111,113, 도 2 참조)와 다르게 제1절연부(211)의 수용홈(212)에 발열 패턴부(214)을 안착시켜서 제2절연부(213)의 두께를 최소화할 수 있다. 제2절연부(213)의 두께가 최소화될수록 제2절연부(213)를 형성하기 위한 제조비용이 절감될 수 있다.

한편, 도 4로 되돌아가서 제1절연부(211)와, 발열 패턴부(214)와, 제2절연부(213)가 일체로 형성되지 않고, 각각 별도의 독립적인 층으로 순차적으로 적층된 경우, 제1절연부(211)와 발열 패턴부(214) 사이와 제2절연부(213)와 발열 패턴부(214) 사이에는 미세한 틈이 발생될 수 밖에 없다. 일반적인 플라즈마는 입자의 크기가 매우 작은 가스 원자로서 상기 틈을 통하여 출입될 가능성이 높다. 이에 따라, 미세한 틈으로 플라즈마가 유입되어 금속 재질의 발열 패턴부(214)를 파손시 키게 된다.

그러나, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 보호부재(210)에서는 제1절연부(211)와, 발열 패턴부(214)와, 제2절연부(213)가 일체로 형성된다. 즉, 제1절연부(211)와 발열 패턴부(214) 사이, 제2절연부(213)와 발열 패턴부(214) 사이 및 제2 절연부와 제1절연부(211) 사이에 틈이 발생하지 않으므로, 플라즈마가 보호부재(210) 내부로 유입되지 않게 되어 발열 패턴부(214)가 플라즈마에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제1절연부(111) 또는 제2절연부(113)는 세라믹 및 석영 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 세라믹은 분자들이 이온결합 또는 공유결합으로 형성된 것으로, 매우 높은 강도와 녹는점을 가지며, 절연성이 매우 우수하다. 즉, 절연성을 필요로 하는 제1절연부(111) 또는 제2절연부(113)에 적합한 소재가 될 수 있다.

한편, 제1절연부(211)와 제2절연부(213)는 동일한 소재로 형성될 수 있다. 이는 보호부재(210)를 일체화하는데 있어서 더욱 유리하다. 동일한 소재가 결합되는 경우는 상이한 소재가 결합되는 경우보다 더욱 용이하게 결합될 수 있다. 즉, 제1절연부(211)와 제2절연부(213)를 동일한 소재로 제조하여 제1절연부(211)와 제2절연부(213) 사이에 미세한 틈이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 발생장치(200)를 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 전술한 바와 다르게 보호부재(110)는 유전체 플레이트(140)에서 챔버 본체(130)의 처리공간(131)으로 노출된 면에 접촉되도록 배치될 수 있다. 이러한 플라즈마 발생장치(100)에서는 보호부재(110)의 두께만큼 유전체 플레이트(140)가 챔버 본체(130)의 하부를 향하여 이동될 수 있다. 그러므로, 유전체 플레이트(140) 상에 배치된 안테나(160)와 챔버 본체(130)의 처리공간(131) 사이의 거리를 더욱 가깝게 한다. 안테나(160)로부터 거리가 멀어질수록 전계의 강도가 감소되는데, 상기와 같이 안테나(160)와 피처리물체 사이의 거리가 전술한 플라즈마 발생장치(100, 도 1 참조)에서 보다 더욱 가깝게 됨으로써, 챔버 본체(130)의 처리공간(131)에 유도 전계의 강도가 감소된 상태로 발생되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 전술한 보호부재(110)를 포함하는 플라즈마 발생장치(200)의 구조의 일예로, 챔버 본체(130)와, 유전체 플레이트(140)와, 리드 플레이트(132)와, 안테나(160)와, 고정유닛(170)과, 미도시된 가스공급유닛을 포함할 수 있다. 여기서, 챔버 본체(130)와 리드 플레이트(132)에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략하고, 유전체 플레이트(140)에 대해서는 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

유전체 플레이트(140)는 안테나(160)에 인가된 고주파 전력이 챔버 본체(130)에 전달되어 외부로 누전되는 것을 방지한다. 이를 위해 유전체 플레이트(140)는 절연성 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 유전체 플레이트(140)는 내플라즈마 특성을 갖는 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 이는, 유전체 플레이트(140)의 하측에서 발생되는 플라즈마에 의해 유전체 플레이트(140)가 손상되는 것을 최소화하여 피처리물체를 일정 개수 처리한 다음 유전체 플레이트(140)를 교체하는 메인터넌스(Maintenance)작업 횟수를 감소시키기 위함이다. 유전체 플레이 트(140)의 재질의 일예로 석영 또는 세라믹일 수 있다. 또는, 유전체 플레이트(140)가 내플라즈마 특성을 갖는 비도전성 금속으로 이루어진 것도 가능하다.

한편, 유전체 플레이트(140)의 다른예로 복수개의 단위 유전체(141)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 유전체 플레이트(140)를 4개로 분할하여 단위 유전체(141)들을 4개 제조하고, 단위 유전체(141)들을 챔버 본체(130)의 상면에 배치될 수 있다.

안테나(160)는 유전체 플레이트(140)의 상측에 배치된다. 안테나(160)는 플라즈마를 생성하기 위한 유도 전계를 발생시킨다. 안테나(160)는 피처리물체의 처리실이 되는 챔버 본체(130)의 처리공간(131) 내에 기체의 자속선을 유도적으로 공급할 수 있도록, 전기 전도형 금속으로 이루어질 수 있다. 이러한 안테나(160)의 형상은 코일형일 수 있다. 단, 안테나(160)를 코일형으로 한정하지는 않으며, 후술한 챔버의 처리공간(131)으로 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있는 형상이면 어떤 형상을 사용하여도 무방하다.

안테나(160)에는 주파수가 13.56㎒인 고주파 전력이 인가될 수 있다. 이를 위해, 안테나(160)는 전원공급부재(162)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 안테나(160)와 전원공급부재(162) 사이에는 정합기(161)가 배치된다. 안테나(160)는 단일 안테나(160)선으로 구성될 수 있다. 이와 다르게, 안테나(160)는 복수개의 안테나(160) 선들로 구성될 수 있는데, 정합기(161)는 이러한 안테나(160) 선들의 임피던스를 제어하는 역할을 한다. 이를 위해 정합기(161)는 적어도 하나의 미도시된 콘덴서 또는 가변 콘덴서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나(160)가 내측 안테나와, 외측 안테나로 구성되고, 내측 안테나와 외측 안테나가 병렬로 연결된 경우, 내측 안테나에 콘덴서를 연결하고, 외측 안테나에 가변 콘덴서를 연결하며, 가변 콘덴서를 조절하여 내측 안테나 및 외측 안테나에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 이에 따라, 챔버의 처리공간(131)에 형성되는 플라즈마 밀도 분포를 제어할 수 있다. 여기서, 정합기(161)가 콘덴서 또는 가변 콘덴서를 포함하는 것으로 한정하지는 않으며, 가변 코일 및 저항 등, 임피던스 조절 수단으로 사용할 수 있는 어느 것을 사용하여도 무방하다.

고정유닛(170)은 유전체 플레이트(140)의 하측, 즉 챔버 본체(130)의 처리공간(131)에 배치되어 피처리물체가 안착된다. 여기서, 피처리물체는 웨이퍼 또는 평판패널을 제조하는데 사용되는 기판일 수 있다. 고정유닛(170)의 일예로 정전척일 수 있다. 정전척은 정전력을 발생시켜서 피처리물체의 이동을 제한한다. 이를 위해 정전척은 미도시된 DC전원과 전기적으로 연결되어, DC전원으로부터 주파수가 2㎒ 내지 4㎒인 전력이 인가된다. 이러한 전력이 정전척에 인가되면, 정전척으로부터 정전력이 발생되어 피처리물체가 안정적으로 고정될 수 있다. 이러한 정전척에는 가열 수단이나 냉각 수단이 배치될 수 있다. 이는, 피처리물체의 온도를 일정하게 유지하여 플라즈마에 의해 피처리물체가 과열되어 파손되는 것을 방지하기 위함이다.

가스공급유닛은 일측이 상기 챔버 본체(130) 내부와 연통되도록 배치되어 챔버 본체(130) 내부로 가스를 공급한다. 가스공급유닛은 일측이 챔버 본체(130)의 처리공간(131)과 연통되도록 배치되어 챔버 본체(130)의 처리공간(131)으로 가스를 공급한다.

상기와 같은 구조로 이루어진 플라즈마 발생장치(200)의 동작과정을 설명한다. 우선, 안테나(160)에 고주파가 인가되고, 유전체 플레이트(140)를 거쳐 챔버의 처리공간(131)에 균일한 유도 전계가 형성된다. 그리고, 가스공급유닛에 의해 챔버의 처리공간(131)에 가스가 공급된다. 유도 전계에 의해 챔버 본체(130)의 처리공간(131) 내에서 가스가 플라즈마화되어 고밀도의 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 이러한 유도 결합 플라즈마에 의해 피처리물체, 예컨대 평판패널 제조용 기판 또는 웨이퍼 등의 표면이 처리된다.

한편, 플라즈마 발생장치(200)는 단열부재(120)를 더 포함할 수 있다. 단열부재(120)는 보호부재(110)와 유전체 플레이트(140) 사이에 개재된다. 단열부재(120)는 보호부재(110)로부터 발생된 열이 유전체 플레이트(140)로 전달되는 것을 방지한다. 오염물이 단열부재(120)에 증착되는 것을 방지하기 위해서는 목표 온도 이상으로 보호부재(110) 자신의 온도를 유지하여야 한다. 상기와 같이 단열부재(120)를 유전체 플레이트(140) 사이에 개재함으로써, 보호부재(110)의 열이 상대적으로 온도가 낮은 유전체 플레이트(140)로 이동되는 것을 방지한다. 이에 따라, 보호부재(110)가 자신의 온도를 목표 온도 이상으로 유지하기 위해 더욱 더 많은 전력을 소모시키지 않아도 되므로, 소비전력을 절감할 수 있다.

한편, 플라즈마 발생장치(100)는 구조물(150)을 더 포함할 수 있다.

구조물(150)은 리드 플레이트(132)의 상측에 배치된다. 구조물(150)에는 안테나(160)가 수용되는 안테나실(151)이 형성된다. 구조물(150)은 안테나(160)와 유전체 플레이트(140)를 외부의 접촉으로부터 보호할 수 있다.

이러한 구조물(150)의 일예로 상부 챔버(150)일 수 있다. 상부 챔버(150)는 하면이 개구되게 형성된다. 그리고, 상부 챔버(150)의 하면은 리드 플레이트(132)에 결합된다. 상부 챔버(150)는 안테나(160)를 외부로부터 밀폐시킨다. 그리고, 상부 챔버(150)의 내부는 미도시된 진공펌프에 의해 진공이 유지될 수 있다. 이를 위해 상부 챔버(150)의 두께는 내압에 의해 변형되지 않도록 특정 두께 이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상부 챔버(150)와 리드 플레이트(132)가 접촉되는 각각의 접촉면들 사이에는 제3씰링부재(133c)가 개재되어 진공인 상태가 유지될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 발생장치(300)를 도시한 단면도이다.

도 7을 참조하면, 구조물(250)의 다른 일예로 커버(cover, 250)일 수 있다. 커버(250)는 전술한 상부 챔버(150, 도 6 참조)와 다르게 내부공간(151)을 밀폐하지는 않는다. 커버(250)는 안테나(160)를 외부의 접촉으로부터 보호한다. 또한, 커버(250)는 안테나(160)로부터 발생되는 전계(Electric Field)가 외부로 방출되는 것을 방지한다. 또한, 전술한 상부 챔버(150, 도 6 참조)의 두께는 진공 압력을 견딜 수 있을 정도로 형성하여야 하나, 커버(250)의 두께는 진공 압력을 견디도록 설계하지 않아도 된다. 따라서, 커버(250)의 두께를 상부 챔버(150, 도 6 참조)의 두께보다 매우 얇게 형성할 수 있으므로, 구조물(150) 자체의 무게가 경량화되어 대형의 플라즈마 발생장치(100)를 제조하는데 있어서 유리할 수 있다. 여기서, 커 버(250) 내부는 진공인 상태가 아니므로, 커버(250)와 리드 플레이트(132) 사이에는 씰링부재를 개재하지 않아도 된다.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 단면도이다.

도 8을 참조하면, 보호부재(110)는 리드 플레이트(132)에 탈착가능하게 결합될 수 있다. 이를 위해 플라즈마 발생장치(400)는 적어도 하나의 지지부재(180)를 더 포함한다. 지지부재(180)는 리드 플레이트(132)의 하면에 탈착가능하게 결합된다. 이러한 지지부재(180)는 보호부재(110)의 하면의 가장자리의 적어도 일부와 접촉되도록 형성된다. 즉, 보호부재(110)가 리드 플레이트(132) 내에 수용된 상태에서, 지지부재(180)는 보호부재(110)의 하면을 상방으로 지지한다. 상기와 같은 구조로 이루어진 플라즈마 발생장치(400)에서 보호부재(110)에 오염물이 증착되거나 보호부재(110)가 파손되는 경우, 지지부재(180)를 리드 플레이트(132)로부터 분리하여 보호부재(110)를 용이하게 교체할 수 있다.

한편, 전술한 보호부재가 전술한 구조로 이루어진 플라즈마 발생장치에만 적용되는 것으로 한정하지는 않으며, 유전체 플레이트의 일면의 적어도 일부분이 처리공간으로 노출된 구조를 갖는 다양한 구조의 플라즈마 발생장치에 적용할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라 서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 보호부재를 포함하는 플라즈마 발생장치를 도시한 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 보호부재를 발췌하여 도시한 단면도.

도 3은 보호부재의 절연부의 변형예를 도시한 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 보호부재의 단면도.

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 보호부재를 제조하는 과정을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 단면도.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 단면도.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200, 300, 400: 플라즈마 발생장치

110, 210: 보호부재 111, 212: 제1절연부

212: 수용홈 113, 213: 제2절연부

114, 214: 발열 패턴부 120: 단열부재

130: 챔버 본체 131: 처리공간

132: 리드 플레이트 140: 유전체 플레이트

141: 단위 유전체 150: 구조물

151: 내부공간 160: 안테나

161: 정합기 162: 전원공급부재

170: 고정유닛

Claims

챔버 본체와, 상기 챔버 본체의 상측에 배치된 유전체 플레이트를 포함하는 플라즈마 발생장치의 상기 유전체 플레이트의 하면에 배치된 보호부재에 있어서,

패턴 형태로 형성되어 열을 발생시키는 발열 패턴부; 및

상기 발열 패턴부가 수용되도록 형성되고, 상기 발열 패턴부로부터 발생된 열을 외부로 전달하는 절연부;

를 포함하는 보호부재.
제1항에 있어서,

상기 절연부는:

상면에 상기 발열 패턴부가 패턴 형성된 제1절연부; 및

상기 발열 패턴부가 외부로 노출되지 않도록 상기 제1절연부의 상면에 형성된 제2절연부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호부재.
제1항에 있어서,

상기 절연부는:

상면에는 상기 발열 패턴부와 대응되는 형상으로 하방으로 인입된 수용홈이 형성된 제1절연부; 및

상기 발열 패턴부가 외부로 노출되지 않도록 상기 제1절연부의 상면에 형성된 제2절연부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호부재.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 제1절연부 및 제2절연부는 세라믹 및 석영 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 보호부재.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 제1절연부와 상기 제2절연부는 동일한 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 보호부재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 구조로 이루어진 보호부재;

피처리물체를 처리하는 처리공간이 형성되고, 상면이 개구되게 형성된 챔버 본체;

상기 챔버 본체의 상측에 배치되어 하면의 적어도 일부가 상기 챔버 본체의 처리공간으로 노출되도록 형성되고, 하면에 상기 보호부재가 배치된 유전체 플레이트;

상기 챔버 본체와 상기 유전체 플레이트 사이에 개재되어 상기 유전체 플레이트의 하면의 적어도 일부가 챔버 본체 내부로 노출될 수 있도록 상기 유전체 플 레이트 하면의 가장자리의 적어도 일부를 상방으로 지지하도록 형성된 리드 플레이트;

상기 유전체 플레이트의 상측에 배치된 안테나;

상기 유전체 플레이트의 하측에 배치되고, 상기 챔버 본체 내에 배치되어 상기 피처리물체가 안착되는 고정유닛; 및

일측이 상기 챔버 본체의 처리공간과 연통되도록 형성되어 상기 챔버 본체의 처리공간으로 가스를 공급하는 가스공급유닛;

를 포함하는 플라즈마 발생장치.
제6항에 있어서,

상기 보호부재와 상기 유전체 플레이트 사이에 개재된 단열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
제6항에 있어서,

상기 리드 플레이트와 상기 챔버 본체가 접촉되는 접촉면들 사이에는 제1씰링부재가 개재되고,

상기 리드 플레이트와 상기 유전체 플레이트가 접촉되는 접촉면들 사이에는 제2씰링부재가 개재된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
제6항에 있어서,

상기 안테나를 수용하는 안테나실이 내부에 형성되고, 상기 리드 플레이트의 상측에 배치된 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
제9항에 있어서,

상기 구조물은 상기 안테나를 외부로부터 밀폐하도록 형성된 상부 챔버이며,

상기 상부 챔버와 상기 리드 플레이트가 접촉되는 접촉면들 사이에는 제3씰링부재가 개재된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
제9항에 있어서,

상기 구조물은 상기 안테나를 외부의 접촉으로부터 보호하도록 형성된 커버인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.