KR20160066460A - 챔버 클리닝이 가능한 코팅 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예의 챔버 클리닝 장치는, 미립자의 코팅 물질을 대상 물체에 증착시킬 수 있는 장치에서, 상기 대상 물체가 수용되는 챔버 내벽을 세정하기 위한 챔버 클리닝 장치로서, 상기 챔버 내부로 공급하기 위한 반응 가스가 저장된 가스 공급부; 상기 가스 공급부의 이동을 단속하는 단속 밸브; 상기 단속 밸브를 통과한 반응 가스를 상기 챔버 내부로 공급하는 주입부; 상기 챔버 내부의 상측에 마련되는 상부 전극; 상기 챔버 내부의 하측에 마련되는 하부 전극; 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 수용되는 세정 전극; 및 상기 세정 전극, 상부 전극 및 하부 전극으로 전압을 공급하기 위한 전압 공급부;를 포함하고, 상기 세정 전극은 측면을 형성하는 4개의 면으로 구성되고, 상기 4개의 면은 복수개의 와이어가 상하 및 좌우로 교차되도록 배열된 메쉬 타입으로 형성된다.

Description

챔버 클리닝 장치{A chamber cleaning apparatus}
본 발명은 챔버 클리닝 장치로서, 미립자를 대상 물체 표면에 코팅시키기 위한 챔버 내벽을 플라즈마를 이용하여 세정할 수 있는 장치에 대한 것이다.
전자 제품, 특히, 이동통신 단말기는 장소에 구애받지 않고 이동하면서 자유로이 사용할 수 있는 단말기로서, 휴대폰과 같은 이동통신 단말기, 개인 휴대 단말기로 불리는 PDA, 대화면의 태블릿 PC 등은 사용의 편의성 때문에, 점차 그 사용량이 증가하고 있다.
이러한 단말기 제품들은 이동중에 사용가능하므로, 비, 음료 등으로 인한 수분 침투가 가능한 환경에 놓여질 가능성이 높다.
이러한 전자 제품들은 특히나 물에 취약하여 높은 방수력이 요구되는 실정이다.
이와 관련하여, 여러가지 방수 부재들이 개발되고 있으나, 기존 방수 부재는 조립으로 이루어지는 제품들에서 조립품들 사이, 예를 들면, 핸드폰의 경우 상하 케이스 사이의 틈을 고무나 실리콘 등을 이용하여 메우는 방식이다.
그러나, 이 경우, 고무는 특성상 형태를 유지하려는 성질이 약하기 때문에, 조립 작업이 어려워 작업성이 나쁘고, 연성으로 인해 늘어나는 등의 형상 불량이 많이 발생할 수 있다. 또한, 단말기의 상하 케이스가 분리되는 경우에는, 그대로 수분에 노출되는 상황이 되어버린다는 문제가 있다.
본 발명은 단말기의 내부로 침투 가능할 정도의 미립자를 이용하여 단말기 내부의 각 소자들을 코팅하고, 그러한 코팅에 의하여 단말기의 방수 성능을 향상시킬 수 있는 코팅 장비를 제안하고자 한다.
그리고, 본 발명은 이러한 코팅 장비를 구성하는 진공 챔버의 내벽을 플라즈마를 이용하여 용이하게 이물질을 제거함으로써, 추후의 코팅 공정시에 이물질이 단말기 등의 코팅 대상 물체에 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있는 세정 장치를 제안하고자 한다.
실시예의 챔버 클리닝 장치는, 미립자의 코팅 물질을 대상 물체에 증착시킬 수 있는 장치에서, 상기 대상 물체가 수용되는 챔버 내벽을 세정하기 위한 챔버 클리닝 장치로서, 상기 챔버 내부로 공급하기 위한 반응 가스가 저장된 가스 공급부; 상기 가스 공급부의 이동을 단속하는 단속 밸브; 상기 단속 밸브를 통과한 반응 가스를 상기 챔버 내부로 공급하는 주입부; 상기 챔버 내부의 상측에 마련되는 상부 전극; 상기 챔버 내부의 하측에 마련되는 하부 전극; 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 수용되는 세정 전극; 및 상기 세정 전극, 상부 전극 및 하부 전극으로 전압을 공급하기 위한 전압 공급부;를 포함하고, 상기 세정 전극은 측면을 형성하는 4개의 면으로 구성되고, 상기 4개의 면은 복수개의 와이어가 상하 및 좌우로 교차되도록 배열된 메쉬 타입으로 형성된다.
제안되는 바와 같은 챔버 클리닝 장치에 의해서, 코팅 물질의 증착 공정이 반복적으로 수행되더라도, 그 중간에 챔버 세정 공정을 구성시킬 수 있다. 이를 통하여, 코팅 장치를 그대로 활용하면서도 챔버 내벽을 효과적으로 세정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 코팅 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따라 챔버 내에 수납 프레임이 수용된 경우를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 챔버 클리닝 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 도 5는 본 실시예의 챔버 클리닝을 위해 사용되는 세정 전극을 도시한 도면이다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
본 발명과 관련되는 이동 단말기의 설명에 사용되는 접미수 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 실시예에 따른 코팅 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 실시예에 따라 챔버 내에 수납 프레임이 수용된 경우를 보여주는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 실시예의 코팅 장치는, 내부를 진공으로 형성하고 플라즈마 방전에 따라 미립자들이 대상 물체에 코팅되는 공간을 제공하는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내부로 미립자의 코팅 물질(110)을 공급하는 주입부(102)와, 상기 주입부(102)로 코팅 물질(110) 또는 세정 가스를 선택적으로 공급하기 위한 단속 밸브(114)와, 미립자의 코팅 물질을 보관하고 상기 단속 밸브(114)측으로 코팅 물질을 공급하기 위한 공급 튜브(112)를 포함한다.
또한, 상기 챔버(100) 내에는 상부 전극(122)과, 하부 전극(124)이 형성되고, 상기 상부 및 하부 전극(122,124)에 고주파 전압을 인가하기 위한 RF 발생기(120) 및, 상기 RF 발생기(120)의 동작을 제어하기 위한 제어부(126)를 포함한다.
그리고, 상기 상부 전극(122)과 하부 전극(124)이 직접 챔버(100) 내벽에 닿는 것을 방지하기 위하여, 상부 전극(122) 및 하부 전극(124)을 소정 간격 이격시키기 위한 스페이서(125)가 더 마련될 수 있다.
또한, 상기 챔버(100)에는 코팅이 수행된 이후에 챔버 내에 남아있는 코팅 물질과 이물질 등을 배출하기 위한 배출부(152)가 마련되고, 상기 배출부(152)를 통해서는 코팅 물질 및 이물질 이외에, 챔버 내벽의 클리닝 동작 후에 사용된 가스를 배출하기 위한 역할도 수행한다.
상기 챔버(100) 내에서 코팅 물질(110)을 펄스 플라즈마 증착을 위해서는, 상기 상부 전극(122)과 하부 전극(124)으로 고주파 전압이 인가되며, 특히, 전극들로 제공되는 평균 전력은 1W 이하의 낮은 전력을 공급한다. 예를 들면, 1W 이하의 전력이 20㎲ 동안 공급되고, 20000㎲ 동안 오프되고, 다시 20㎲ 동안 전력 공급이 반복되는 과정을 통하여, 대상 물체의 플라즈마 증착(코팅)이 수행될 수 있다.
즉, 상기 상부 전극(122)와 하부 전극(124)에 공급되는 펄스 고주파 전압은, 20㎲ 동안의 온(ON)과, 20000㎲ 동안의 오프시간이 반복되는 일련의 전달 과정에 따라 공급된다.
상기 상부 전극(122)과 하부 전극(124) 사이의 공간, 즉, 펄스 플라스마 방전이 이루어지는 공간에서, 주입부(102)를 통하여 배출된 코팅 물질(110)이 대상 물체에 코팅된다.
1H, 1H, 2H, 2H 퍼플루오로옥틸 아크릴레이트(perfluorooctylacrylate )이 공급 튜브(12)내에 위치하고, FPH(Freeze-Pump-Thaw) 방법을 반복 수행함으로써 정제시킬 수 있다.
그리고, 상기 주입부(102)는 초음파를 이용한 원자화 노즐로서, 코팅 물질(110)을 미립 입자로 분사하고, 축전 결합된 RF 플라즈마 반응 공간(118)을 향하여 분사한다.
상기 공급 튜브(112)는 단속 밸브(114)를 개재하여 상기 주입부(102)에 연결되고, 상기 주입부(102)는 챔버(100)에 니트라일 O-링에 의해 결합될 수 있다.
한편, RF 발생기(120)는 축전 결합된 플라즈마 챔버(100)에 결합되고, RF 발생기(120)로부터 13.56Mhz의 고주파 전원이 평행하게 배치된 상부 전극(122)과 하부 전극(124)으로 전달된다. 이러한 구성은, RF 발생기(120)로부터 반응 공간(118)에서 부분적으로 이온화된 가스로 전달되는 전력의 SWR(Standing Wave Ratio)를 최소화할 수 있다.
상기 제어부(126)는 펄스 신호 발생기로서, 발생된 펄스 신호를 사용함으로써 플라즈마가 펄스화되고, 이를 통해 RF 발생기(120)의 출력을 트리거시킬 수 있다. 그리고, 상기 제어부(126)는 펄스 폭과 펄스 진폭을 모니터링하기 위한 오실로스코프와 연결될 수 있다.
상기 단속 밸브(114)는 액체의 모노머가 주입부(102)로 8×10-4 ml/s의 속도로 흐를 때까지 오픈된다. 상기 주입부(102)에 의한 초음파 발생에 의하여 코팅 물질(110)의 원자화가 이루어지고, 챔버(100) 내부의 압력은 1.1Torr까지 증가하게 한다. 이를 통해, 펄스화된 플라즈마가 생성된다.
이 후에는, 단속 밸브(114)가 오프되고, 상기 RF 발생기(120)와 제어부(126)는 스위치 오프되고, 챔버(100) 내부는 진공상태가 된다.
본 발명의 장치에는 분광 광도계가 사용될 수 있으며, 이러한 분광 광도계를 이용하여 대상 물체에 코팅층이 형성된 두께를 측정할 수 있다.
도 2에는 챔버(100) 내부에 수납부(200)가 수용될 수 있으며, 상기 수납부(200)는 적어도 하나 이상의 수납 프레임(210)을 포함할 수 있다. 따라서, 원자화된 미립자의 물질을 코팅시키기 위한 대상 물체가 단말기일 경우에, 상기 수납 프레임(210)에 다수개 위치시킴으로써, 한번에 여러 대의 단말기 내부를 코팅시킬 수 있다.
한편, 실시예의 코팅 장치에는, 펄스화된 플라즈마 상태에서의 코팅 물질을 증착시킨 다음에는, 챔버(100) 내부의 가스 또는 물질을 외부로 배출시키기 위한 배출부(152)가 마련되고, 상기 배출부(152)의 걔폐여부를 제어하기 위한 배출 밸브(154)가 마련될 수 있다.
이러한 방법으로, 대상 물체의 코팅을 수행이 종료된 다음에는, 상기 챔버(100) 내벽에 코팅 물질이 잔존하고, 잔존한 물질들은 추후의 공정에서 이물질이 될 수 있기 때문에, 챔버(100) 내부를 세정하는 것 역시 매우 중요하다.
이하에서는, 코팅 장치를 이용하여 챔버 내부를 세정하는 방법에 대해서 자세히 설명하여 본다.
도 3은 본 실시예에 따른 챔버 클리닝 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4와 도 5는 본 실시예의 챔버 클리닝을 위해 사용되는 세정 전극을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 클리닝 장치는, 펄스화 플라즈마 코팅을 위한 챔버를 세정하기 위한 것으로서, 코팅 공정시 사용되었던 수납부 위치에 세정 전극(400)을 수납시킨다.
상기 세정 전극(400)의 좌우 및 전후의 4개 면이 반응 가스가 세정 전극 내외로의 출입이 용이하도록 그물망 또는 타공판으로 이루어지고, 상하측은 개방된 구조의 육면체 형상으로 이루어진다.
또한, 상기 세정 전극(400)의 하부에는 챔버(100) 내부의 하부 전극(124)으로부터 소정 거리 이격된 상태를 유지할 수 있도록 플로팅부(420)가 형성된다. 상기 플로팅부(420)는 하부 전극(124)과의 절연을 위하여 테프론 또는 세라믹과 같은 전기 절연체로 이루어진다.
한편, 라디칼화한 플라즈마 방전을 사용하여 챔버(100) 내부를 효과적으로 세정하기 위하여, 챔버(100) 내부로는 주입부(102)를 통하여 반응 가스가 공급된다. 이를 위하여, 상기 주입부(102)와 연결되는 단속 밸브(114)는 공급 튜브와의 연결이 해제되고 반응 가스를 저장하고 있는 가스 공급부(310)와 연결된다.
상기 가스 공급부(310)에 저장된 반응 가스는 상기 단속 밸브(114)를 통과한 다음, 상기 주입부(102)를 통하여 챔버(110) 내부로 유입된다. 상기 반응 가스는 H2, Ar, O2 및 CF4 가 혼합된 가스로 이루어진다.
상기 제어부(126)는 챔버(100) 내부를 세정하기 위한 공정을 진행하는 동안에는, 상기 가스 공급부(310), 단속 밸브(114) 및 주입부(102)를 제어하여, 챔버(100) 내부로 반응 가스를 주입시킨다.
그리고, 상기 제어부(126)는 챔버(100) 내부에 수용된 세정 전극(400)에 전압을 인가하기 위하여 상기 전압 공급부(320)를 제어한다. 상기 세정 전극(400)에 전압을 인가하기 위하여, 상기 세정 전극(400)이 챔버(100) 내부에 수용된 다음에는, 상기 전압 공급부(320)와 세정 전극(400)을 연결하는 전극 연결부(401)를 설치한다.
그리고, 상기 전압 공급부(320)는 상기 전극 연결부(401)를 통하여 세정 전극(400)에 직접 전압을 인가할 수 있다. 챔버(100) 내에서의 플라즈마 방전을 일으키기 위해서는, 상기 세정 전극(400)에 전압을 인가하는 것과 함께, 상기 상부 전극(122) 또는 하부 전극(124)으로의 전압 공급도 이루어져야 한다.
이때, 상기 제어부(126)는 상기 전압 공급부(320)를 제어하여, 상기 세정 전극(400) 및 상부/하부 전극(122 또는 124)으로의 AC 전압은 주파수 200Khz 내지 1Mhz이면서, 출력 방전 전압이 500V 내지 1000V 사이가 되는 전압을 인가한다.
이러한 출력 방전 전압과, 주파수 크기는, 반응 가스를 이용한 플라즈마 방전시의 효율을 고려한 것이다.
그리고, 상기 세정 전극(400)과 함께 전극으로 사용될 전극은 상부 전극(122) 또는 하부 전극(124)이 될 수 있는데, 상기 제어부(126)는 챔버 내부 세정 공정을 세분화하여 상기 상부 전극과 하부 전극으로의 전압 공급을 순차적으로 반복할 수 있다.
예를 들어, 챔버 내부의 세정을 2회에 걸쳐 수행하는 경우에, 제 1 세정 공정에서는, 상기 전압 공급부(320)를 통하여 세정 전극(400)과 상부 전극(122)으로 AC 전압을 인가하고, 제 2 세정 공정에서는, 상기 세정 전극(400)과 하부 전극(124)으로 AC 전압을 인가할 수 있다.
이러한 과정을 반복할 수 있으며, 사용되는 챔버(100) 및 세정 전극(400)의 크기에 따라 가변시킬 수 있다.
한편, 상기 챔버(100) 내에 수용되는 세정 전극(400)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 높은 전도율을 갖는 복수의 전극 와이어(401)들이 상하 및 좌우로 교차되도록 배열된 메쉬 타입의 면을 갖을 수 있다. 즉, 상기 세정 전극(400)의 좌우 및 전후방의 4개의 면은 복수 개의 금속 와이어들이 메쉬 타입으로 배열되도록 구성될 수 있으며, 세정 전극(400)의 상하부는 개방된 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 세정 전극(400)의 측방향 4개의 면이 메쉬 타입으로 형성되는 것에 의하여, 반응 가스가 챔버(100) 내벽과 세정 전극(400) 내부 사이를 원활히 이동할 수 있다.
또한, 상기 세정 전극(400)의 크기는 챔버(100) 사이즈에 따라 다르게 설계될 수 있지만, 챔버(100) 내벽으로부터 떨어진 거리(A)는 30mm 내지 100mm 의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 챔버 클리닝 장치에 의해서, 코팅 물질의 증착 공정이 반복적으로 수행되더라도, 그 중간에 챔버 세정 공정을 구성시킬 수 있다. 이를 통하여, 코팅 장치를 그대로 활용하면서도 챔버 내벽을 효과적으로 세정할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 미립자의 코팅 물질을 대상 물체에 증착시킬 수 있는 장치에서, 상기 대상 물체가 수용되는 챔버 내벽을 세정하기 위한 챔버 클리닝 장치로서,
    상기 챔버 내부로 공급하기 위한 반응 가스가 저장된 가스 공급부;
    상기 가스 공급부의 이동을 단속하는 단속 밸브;
    상기 단속 밸브를 통과한 반응 가스를 상기 챔버 내부로 공급하는 주입부;
    상기 챔버 내부의 상측에 마련되는 상부 전극;
    상기 챔버 내부의 하측에 마련되는 하부 전극;
    상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 수용되는 세정 전극; 및
    상기 세정 전극, 상부 전극 및 하부 전극으로 전압을 공급하기 위한 전압 공급부;를 포함하고,
    상기 세정 전극은 측면을 형성하는 4개의 면으로 구성되고, 상기 4개의 면은 복수개의 와이어가 상하 및 좌우로 교차되도록 배열된 메쉬 타입으로 형성되는 챔버 클리닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 전극의 하부에는 상기 하부 전극으로부터 소정 간격 이격되도록 하고, 전기 절연체로 이루어진 플로팅부가 마련되는 챔버 클리닝 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 공급부는 상기 상부 전극 및 세정 전극으로 전압을 인가하는 제 1 세정 공정과, 상기 하부 전극 및 세정 전극으로 전압을 인가하는 제 2 세정 공정이 수행되도록 하는 챔버 클리닝 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 공급부에 의해서, 상기 세정 전극 및, 상기 상부 전극 또는 하부 전극으로 공급되는 AC 전압의 주파수는 200Khz 내지 1Mhz 범위를 갖고, 출력 방전 전압은 500V 내지 1000V 범위인 챔버 클리닝 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 전극은 상기 챔버 내벽으로부터 30mm 내지 100mm 범위만큼 떨어질 수 있는 크기로 이루어지는 챔버 클리닝 장치.
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JP2000003902A (ja) * 1998-04-13 2000-01-07 Nec Corp 半導体製造装置のパ―ティクル除去装置及びパ―ティクルの除去方法
KR20010076318A (ko) * 2000-01-18 2001-08-11 에이에스엠 저펜 가부시기가이샤 자가 세정을 위한 원격 플라즈마 소스를 구비한 반도체공정장치

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