KR20180014336A - 코팅 유닛, 이를 포함하는 코팅 장치 및 코팅 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코팅 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 장치는, 코팅 대상물을 지지하는 지지 유닛과; 상기 지지 유닛에 지지된 코팅 대상물로 코팅 물질을 분사하는 코팅 유닛을 포함하되, 상기 코팅 유닛은, 제 1 공간을 가지는 제 1 바디와; 상기 제 1 바디와 결합되며, 상기 제 1 공간과 연통된 제 2 공간 및 상기 코팅 물질이 토출되는 토출단을 가지는 제 2 바디와; 상기 제 1 공간으로 여기 가스를 공급하는 가스 공급 부재와; 상기 제 1 공간 또는 상기 제 2 공간으로 상기 코팅 물질을 공급하는 코팅 물질 공급 부재와; 상기 여기 가스를 상기 제 1 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 1 플라스마 소스와; 상기 여기 가스를 상기 제 2 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 2 플라스마 소스를 포함하며, 상기 제 1 플라스마 소스 및 상기 제 2 플라스마 소스는 서로 상이한 종류로 제공된다.
Description
본 발명은 코팅 물질을 분사하여 코팅 대상물을 코팅하는 코팅 유닛 및 이를 포함하는 코팅 장치에 관한 것이다.
상압 플라스마 스프레이(APS: Atmospheric Plasma Spray) 코팅은 코팅 물질을 분사하여 코팅하는 분사 코팅법 중 하나이다. 상압 플라스마 스프레이 코팅법은 플라스마 제트를 생성하여 생성된 플라스마 제트를 이용해 코팅 물질을 용융하여 코팅 대상물을 향해 분사하여 코팅하는 방법을 의미한다. 상압 플라스마 스프레이 코팅은 반도체 웨이퍼 등의 기판을 플라스마 또는 가스 등을 이용하여 고온 상태에서 처리하는 챔버 내에 제공되는 부품을 고온, 가스 및 플라스마로부터 보호하기 위해, 내열성, 내화학성 및 내마모성을 가지는 물질로 코팅하는 공정에 사용될 수 있다.
도 1은 일반적인 상압 플라스마 스프레이 코팅 장치(2)를 간략하게 나타낸 측단면도이다. 도 1을 참고하면, 일반적으로, 상압 플라스마 스프레이 코팅 장치(2)는 캐소드(3) 및 애노드(4)의 사이로 가스를 공급하고, 캐소드(3) 및 애노드(4) 간에 직류(DC)전압을 인가함으로써, 고온의 플라스마를 제트(Jet) 형태로 토출한다. 이러한 고온의 플라스마 제트는 코팅 대상물(6)을 향해 분사된다. 이 때, 플라스마가 토출되는 토출구에 인접한 영역에 코팅 물질(5)을 공급시킨다. 공급된 코팅 물질(5)은 플라스마의 열에 의해 용융된 상태로 플라스마의 분사압에 의해 코팅 대상물(6)에 충돌됨으로써 코팅된다. 이 경우, 코팅 물질(5)이 코팅 대상물(6)을 향해 분사되는 경로에 따라, 고온의 플라스마 상태가 유지되는 영역(7)에 머무는 시간이 충분히 제공되는 경로(8)를 따라 분사되는 코팅 물질은 정상적으로 코팅이 가능하나, 고온의 플라스마 상태가 유지되는 영역(7)에 머무는 시간이 충분히 제공되지 못하는 경로(9)를 따라 분사되는 코팅 물질(5)은 용융 상태가 불충분하여, 코팅 시 접착 상태가 불량하여 코팅 대상물(6)의 코팅면으로부터 분리되어 기판 공정시 파티클을 유발할 수 있다. 또한, 코팅된 표면에 기공을 형성함으로써 코팅 불량을 유발할 수 있다. 또한, 기판 공정시 기공 내에 오염물이 침전이 발생되어 기판 공정에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 코팅 물질의 불완전 용융을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 공정시 파티클 유발을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 코팅 면에 기공이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 코팅 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 장치는, 코팅 대상물을 지지하는 지지 유닛과; 상기 지지 유닛에 지지된 코팅 대상물로 코팅 물질을 분사하는 코팅 유닛을 포함하되, 상기 코팅 유닛은, 제 1 공간을 가지는 제 1 바디와; 상기 제 1 바디와 결합되며, 상기 제 1 공간과 연통된 제 2 공간 및 상기 코팅 물질이 토출되는 토출단을 가지는 제 2 바디와; 상기 제 1 공간으로 여기 가스를 공급하는 가스 공급 부재와; 상기 제 1 공간 또는 상기 제 2 공간으로 상기 코팅 물질을 공급하는 코팅 물질 공급 부재와; 상기 여기 가스를 상기 제 1 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 1 플라스마 소스와; 상기 여기 가스를 상기 제 2 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 2 플라스마 소스를 포함하며, 상기 제 1 플라스마 소스 및 상기 제 2 플라스마 소스는 서로 상이한 종류로 제공된다.
상기 제 1 플라스마 소스는 아크(Arc) 플라스마 소스로 제공된다.
상기 제 2 플라스마 소스는 알에프(RF: Radio Frequency) 플라스마 소스로 제공될 수 있다.
상기 제 2 플라스마 소스는, 상기 제 2 바디의 측면을 감싸는 코일과; 상기 코일에 연결된 알에프 전원을 포함할 수 있다.
상기 제 2 플라스마 소스는 마이크로파 플라스마 소스로 제공될 수 있다.
상기 제 1 바디의 상기 제 2 바디를 향한 측벽에는 상기 제 1 공간에서 발생된 플라스마를 상기 제 2 공간으로 토출하는 토출홀이 형성되되, 상기 토출홀의 직경은, 상기 토출단을 정면으로 바라볼 때, 상기 제 2 공간의 직경보다 작게 제공된다.
상기 코팅 유닛은 상기 제 2 바디의 내측 벽면을 따라 흐르는 쉬스(Sheath) 가스를 분사하는 쉬스 가스 분사 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅 대상물은, 내부에서 기판을 건식 식각하는 건식 식각 공정이 수행되는 식각 챔버에 사용되는 부품일 수 있다.
상기 건식 식각 공정은 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 공정일 수 있다.
상기 코팅 물질은 산화 이트륨(Y2O3)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 코팅 대상물로 코팅 물질을 분사하는 코팅 유닛을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 유닛은, 제 1 공간을 가지는 제 1 바디와; 상기 제 1 바디와 결합되며, 상기 제 1 공간과 연통된 제 2 공간 및 상기 코팅 물질이 토출되는 토출단을 가지는 제 2 바디와; 상기 제 1 공간으로 여기 가스를 공급하는 가스 공급 부재와; 상기 제 1 공간 또는 상기 제 2 공간으로 상기 코팅 물질을 공급하는 코팅 물질 공급 부재와; 상기 여기 가스를 상기 제 1 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 1 플라스마 소스와; 상기 여기 가스를 상기 제 2 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 2 플라스마 소스를 포함하며, 상기 제 1 플라스마 소스 및 상기 제 2 플라스마 소스는 서로 상이한 종류로 제공된다.
상기 제 1 플라스마 소스는 아크(Arc) 플라스마 소스로 제공된다.
상기 제 2 플라스마 소스는 알에프(RF: Radio Frequency) 플라스마 소스로 제공될 수 있다.
상기 제 2 플라스마 소스는, 상기 제 2 바디의 측면을 감싸는 코일과; 상기 코일에 연결된 알에프 전원을 포함할 수 있다.
상기 제 2 플라스마 소스는 마이크로파 플라스마 소스로 제공될 수 있다.
상기 제 1 바디의 상기 제 2 바디를 향한 측벽에는 상기 제 1 공간에서 발생된 플라스마를 상기 제 2 공간으로 토출하는 토출홀이 형성되되, 상기 토출홀의 직경은, 상기 토출단을 정면으로 바라볼 때, 상기 제 2 공간의 직경보다 작게 제공된다.
상기 제 2 바디의 내측 벽면을 따라 흐르는 쉬스(Sheath) 가스를 분사하는 쉬스 가스 분사 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅 대상물은, 내부에서 기판을 건식 식각하는 건식 식각 공정이 수행되는 식각 챔버에 사용되는 부품일 수 있다.
상기 건식 식각 공정은 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 공정일 수 있다.
또한, 본 발명은 코팅 대상물을 코팅 물질로 코팅하는 코팅 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법은, 제 1 플라스마 소스를 이용하여, 제 1 공간에서 플라스마를 형성시키는 제 1 플라스마 형성 단계와; 상기 제 1 플라스마 형성 단계에서 형성된 플라스마를 상기 제 1 공간과 연통된 제 2 공간으로 토출하는 토출 단계와; 제 2 플라스마 소스를 이용하여, 상기 제 2 공간에서 플라스마를 형성시키는 제 2 플라스마 형성 단계와; 상기 제 1 공간 또는 상기 제 2 공간으로 상기 코팅 물질을 공급하는 코팅 물질 공급 단계;를 포함하되, 상기 제 1 플라스마 소스 및 상기 제 2 플라스마 소스는 서로 상이한 종류로 제공된다.
상기 제 1 플라스마 소스는 아크 플라스마 소스로 제공된다.
상기 제 2 플라스마 소스는 알에프 플라스마 소스로 제공될 수 있다.
상기 코팅 대상물은 내부에서 기판을 건식 식각하는 건식 식각 공정이 수행되는 식각 챔버에 사용되는 부품일 수 있다.
상기 건식 식각 공정은 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 공정일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 코팅 물질의 불완전 용융을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 기판 공정시 파티클 유발을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 코팅 면에 기공이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 코팅 장치를 간략하게 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 장치를 간략하게 나타낸 측단면도이다.
도 3 내지 도 6은 다른 실시 예들에 따른 코팅 유닛을 간략하게 나타낸 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법의 각 단계의 개시 순서를 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 장치를 간략하게 나타낸 측단면도이다.
도 3 내지 도 6은 다른 실시 예들에 따른 코팅 유닛을 간략하게 나타낸 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법의 각 단계의 개시 순서를 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 장치(10)를 간략하게 나타낸 측단면도이다. 도 2를 참조하면, 코팅 장치(10)는 코팅 대상물(20)을 향해 플라스마를 분사하여, 분사된 플라스마에 의해 코팅 물질을 용융시키고 코팅 대상물(20)에 충돌 시킴으로써, 코팅 대상물(20)의 표면을 코팅 물질로 코팅한다. 일 실시 예에 따르면, 코팅 장치(10)는 지지 유닛(100) 및 코팅 유닛(200)을 포함한다.
코팅 대상물(20)은 내부에서 기판을 건식 식각하는 건식 식각 공정이 수행되는 식각 챔버에 사용되는 부품일 수 있다. 예를 들면, 코팅 대상물(20)이 내부에 설치된 식각 챔버에서 수행되는 건식 식각 공정은 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 공정일 수 있다. 또는, 코팅 대상물(20)이 내부에 설치된 식각 챔버에서 수행되는 건식 식각 공정은 고온의 가스를 이용하여 기판을 식각하는 공정일 수 있다. 이와 달리, 코팅 대상물(20)은 고온 및/또는 플라스마로부터의 내성이 요구되는 다양한 종류의 부품으로 제공될 수 있다.
지지 유닛(100)은 코팅 대상물(20)을 지지한다. 지지 유닛(100)은 다양한 방식으로 코팅 대상물(20)을 지지할 수 있다. 예를 들면, 지지 유닛(100)은 기계적 클램핑에 의해 코팅 대상물(20)을 지지하거나, 진공 흡착 방식에 의해 코팅 대상물(20)을 지지할 수 있다. 또한, 지지 유닛(100)은 다양한 각도로 코팅 대상물(20)을 지지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 지지 유닛(100)은 코팅 대상물(20)의 코팅 물질이 코팅되는 면이 지면과 수직이 되도록 코팅 대상물(20)을 지지할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(100)은 코팅 대상물(20)의 코팅 물질이 코팅되는 면이 지면과 평행이 되도록 코팅 대상물(20)을 지지할 수 있다. 지지 유닛(100)은 필요에 따라 선택적으로 다양한 각도로 코팅 대상물(20)을 지지할 수 있다.
코팅 유닛(200)은 지지 유닛(100)에 지지된 코팅 대상물(20)로 코팅 물질을 분사한다. 일 실시 예에 따르면, 코팅 유닛(200)은 제 1 바디(210), 제 2 바디(220), 가스 공급 부재(230), 코팅 물질 공급 부재(240), 제 1 플라스마 소스(250) 및 제 2 플라스마 소스(260)를 포함한다.
제 1 바디(210)는 내부에 제 1 공간(211)을 가진다. 제 1 공간(211)에서는 여기 가스가 제 1 플라스마 소스(250)에 의해 플라스마로 형성된다. 제 1 바디(210)의 제 2 바디(220)를 향한 측벽(212)에는 토출홀(213)이 형성된다. 제 1 공간(211)에서 발생된 플라스마는 가스 공급 부재(230)에 의해 공급된 가스의 압력 및 플라스마 형성을 위한 아크 발생에 의한 압력 등 제 1 공간(211) 내부의 압력에 의해 토출홀(213)을 통해 제 2 공간(221)으로 제트(Jet) 형태로 토출된다. 토출홀(213)의 직경은 토출단(222)을 정면으로 바라볼 때, 제 2 공간(221)의 직경보다 작게 제공된다.
제 2 바디(220)는 제 1 바디(210)와 결합된다. 제 2 바디(220)는 제 2 공간(221) 및 토출단(222)을 가진다.
제 2 공간(221)은 제 2 바디의 내부에 제공된다. 제 2 공간(221)은 제 1 공간(211)과 연통된다.
제 1 공간(211) 및 제 2 공간(221)에서 생성된 플라스마와 제 1 공간(211) 또는 제 2 공간(221)으로 공급된 코팅 물질은 토출단(222)을 통해 외부로 분사된다. 토출단(222)은 코팅 작업 시, 코팅 대상물(20)을 향해 배치된다.
가스 공급 부재(230)는 제 1 공간(211)으로 여기 가스를 공급한다. 여기 가스는 제 1 공간(211) 및 제 2 공간(221)에서 플라스마로 형성된다. 예를 들면, 여기 가스는 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스, 수소(H2) 가스, 산소(O2) 가스, 건조 공기(Dry Air), 헬륨(He) 가스 또는 이들을 혼합한 가스로 제공될 수 있다.
코팅 물질 공급 부재(240)는 제 1 공간(211) 또는 제 2 공간(221)으로 코팅 물질을 공급한다. 코팅 물질을 제 2 공간(221)으로 공급하는 경우, 코팅 물질 공급 부재(240)는 코팅 물질을 토출홀(213)에 인접한 영역에 공급한다. 도 2에는 코팅 물질 공급 부재(240)가 제 2 공간(221)으로 코팅 물질을 공급하는 것으로 도시하였으나, 이와 달리, 코팅 물질 공급 부재(240)는 코팅 물질을 제 2 공간(221)으로 공급할 수 있다. 이 경우, 코팅 물질 공급 부재(240)는 코팅 물질을 토출홀(213)과 인접한 영역에 공급한다. 코팅 물질 공급 부재(240)는 코팅 물질을 분말 형태로 공급할 수 있다. 코팅 물질은 고온 및/또는 플라스마로부터 코팅 대상물(20)을 보호할 수 있는 재질로 제공된다. 예를 들면, 코팅 물질은 알루미나(Al2O3), 산화이트륨(Y2O3) 등 세라믹 재질로 제공된다.
제 1 플라스마 소스(250)는 가스 공급 부재(230)에 의해 공급된 여기 가스를 제 1 공간(211) 내에서 플라스마로 형성시킨다. 제 1 플라스마 소스(250)는 제 1 바디(210)에 결합된다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 플라스마 소스(250)는 제 1 공간(211)에 제공된다. 제 1 플라스마 소스(250)는 아크(Arc) 플라스마 소스로 제공된다. 예를 들면, 제 1 플라스마 소스(250)는 캐소드(Cathode, 251), 애노드(Anode, 252) 및 전원(253)을 포함한다. 애노드(252)는 제 1 바디(210)의 내측면을 따라 원통 형상으로 제공될 수 있다. 이 경우, 캐소드(251)는 애노드(252)의 내부에 애노드(252)와 이격되게 제공된다. 가스 공급 부재(230)는 캐소드(251) 및 애노드(252)의 사이 공간으로 여기 가스를 공급한다. 캐소드(251)는 접지된다. 애노드(252)에는 전원(253)이 연결된다. 전원(253)은 DC전원으로 제공된다. 여기 가스가 공급된 캐소드(251) 및 애노드(252)의 사이에서 아크(Arc)가 발생된다. 발생된 아크는 고온의 플라스마 상태로 토출홀(213)을 통해 제트 상태로 토출된다. 캐소드(251)의 내부 및 애노드(252)의 내부에는 캐소드(251) 및 애노드(252)를 냉각시키는 냉각 부재(미도시)가 제공될 수 있다. 냉각 부재는 캐소드(251) 및 애노드(252)를 적정 온도로 유지시킨다. 냉각 부재는 냉각 유로 등 캐소드(251) 및 애노드(252)를 냉각시킬 수 있는 다양한 종류의 냉각 수단으로 제공될 수 있다.
제 2 플라스마 소스(260)는 가스 공급 부재(230)에 의해 공급된 여기 가스를 제 2 공간(221) 내에서 플라스마로 형성시킨다. 즉, 제 2 플라스마 소스(260)는, 제 2 플라스마 소스가 제공되지 않은 경우라면 제 1 공간(211)으로부터 제 2 공간(221)으로 토출된 플라스마 제트가 고온의 플라스마 상태로 유지되는 영역을 벗어난 영역에서도 고온의 플라스마 상태로 유지할 수 있게 한다. 또한, 토출홀(213)의 직경에 비해 제 2 공간(221)의 직경이 크게 제공됨으로써, 제 2 플라스마 소스(260)는 제 2 공간(221) 내에서 고온의 플라스마 상태의 영역을 확장시킨다. 제 2 플라스마 소스(260)는 제 2 바디(220)에 결합된다. 제 2 플라스마 소스(260)는 제 1 플라스마 소스(250)와 상이한 종류로 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 제 2 플라스마 소스(260)는 제 2 공간(221)에 제공된다. 제 2 플라스마 소스(260)는 알에프(RF: Radio Frequency) 플라스마 소스로 제공될 수 있다. 예를 들면, 제 2 플라스마 소스(260)는 유도 결합 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 제공된다. 이 경우, 제 2 플라스마 소스(260)는 코일(261) 및 전원(262)을 포함할 수 있다. 코일(261)은 제 2 바디(220)의 측면을 감싸도록 제공된다. 코일(261)에는 전원(262)이 연결된다. 전원(262)은 알에프(RF) 전원으로 제공된다. 전원(262)에 의해 알에프 전력이 코일(261)에 인가되면, 코일(261)로부터 제 2 공간(221)에 전계가 인가되어 제 2 공간(221)에서 여기 가스가 플라스마로 형성된다. 제 2 바디()는 제 2 공간()으로 전계가 투과될 수 있도록 유전체 재질로 제공된다. 이와 같이, 제 2 플라스마 소스(260)에 의해, 토출홀(213)로부터 제 2 공간(221)으로 공급된 여기 가스 중 제 1 플라스마 소스(250)에 의한 플라스마 상태를 유지할 수 있는 영역을 벗어난 여기 가스 또한 플라스마로 여기되어 플라스마 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 코팅 물질 분사 시, 코팅 물질이 용융되는 충분한 시간을 확보할 수 있는 경로의 범위가 확장된다.
이와 달리, 제 2 플라스마 소스(260)는 제 2 공간(221) 내에서 고온의 플라스마 상태의 영역을 확장시킬 수 있는 다양한 방식의 플라스마 소스로 제공될 수 있다.
도 3 내지 도 6은 다른 실시 예들에 따른 코팅 유닛(1200, 2200, 3200, 4200)을 간략하게 나타낸 측단면도이다.
도 3을 참조하면, 예를 들면, 도 2의 경우와 달리, 제 2 플라스마 소스(1260)는 용량 결합 플라스마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식으로 제공된다. 이 경우, 제 2 플라스마 소스(1260)는 상부 전극(1261), 하부 전극(1262) 및 전원(1263)을 포함할 수 있다. 상부 전극(1261)은 제 2 바디(220)의 상부에 제공되고, 하부 전극(1262)은 제 2 바디(220)의 하부에 제공된다. 전원(1263)은 상부 전극(1261) 및 하부 전극(1262) 중 어느 하나에 연결되고, 상부 전극(1261) 및 하부 전극(1262) 중 다른 하나는 접지될 수 있다. 전원(1263)은 알에프 전력을 인가하는 알에프 전원으로 제공될 수 있다. 전원(1263)에 의해 알에프 전력이 상부 전극(1261) 및 하부 전극(1262) 간에 인가되면, 상부 전극(1261) 및 하부 전극(1262)으로부터 제 2 공간(221)에 전계가 인가되어 제 2 공간(221)에서 여기 가스가 플라스마로 형성된다.
도 4를 참조하면, 도 2 및 도 3의 경우와 달리, 제 2 플라스마 소스(2260)는 마이크로파 플라스마 소스로 제공될 수 있다. 제 2 플라스마 소스(2260)는 제 2 공간으로 마이크로파를 인가한다. 이 경우, 제 2 플라스마 소스(2260)는 마이크로파 발생기(2261), 도파관(2263) 그리고 매칭 네트워크(2262)를 포함할 수 있다.
마이크로파 발생기(2261)는 마이크로파를 발생시킨다.
도파관(2263)은 마이크로파 발생기(2261)와 연결되며, 내부에 통로가 형성된다. 도파관(2263)의 내부에는 마이크로파 발생기(2261)에서 발생된 마이크로파는 도파관(2263)을 따라 제 2 공간(221)으로 전달된다. 이 경우, 제 2 바디(220)의 측벽은 마이크로파가 관통될 수 있는 재질로 제공된다. 예를 들면 제 2 바디(220)의 측벽은 유전체 재질로 제공될 수 있다. 제 2 플라스마 소스(2260)로부터 제 2 공간(221)으로 인가된 마이크로파는 제 2 공간(221) 내에서 여기 가스를 공명시켜 플라스마로 형성시킨다.
매칭 네트워크(2262)는 도파관(2263)을 통해 전파되는 마이크로 파를 소정 주파수로 매칭시킨다.
도 5를 참조하면, 도 2 내지 도 4의 경우와 달리, 코팅 유닛(3200)은 쉬스(sheath) 가스 분사 부재(3270)를 더 포함할 수 있다. 쉬스 가스 분사 부재(3270)는 제 2 바디(220)의 내측면을 따라 흐르도록 쉬스 가스를 제 2 공간(221)으로 분사한다. 예를 들면, 쉬스 가스는 제 1 공간(211)에 인접한 위치로부터 토출단(222)을 향해 직선 방향으로 흐르도록 제공된다. 쉬스 가스는 불활성 가스로 제공될 수 있다. 예를 들면, 쉬스 가스는 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 및/또는 핼륨(He) 가스 등으로 제공될 수 있다. 코팅 유닛(3200)의 쉬스 가스 분사 부재(3270) 외의 구조, 구성 및 기능은 도 2의 코팅 유닛(200)과 동일 또는 유사하게 제공된다.
도 6을 참조하면, 도 5의 경우와 달리, 쉬스 가스 분사 부재(4270)는 쉬스 가스를 제 1 공간(211)에 인접한 위치로부터 토출단(222)을 향해 나선형 방향으로 흐르게 공급하도록 제공될 수 있다. 코팅 유닛(4200)의 쉬스 가스 분사 부재(4270) 외의 구조, 구성 및 기능은 도 5의 코팅 유닛(200)과 동일 또는 유사하게 제공된다.
도 5 또는 도 6의 경우와 같이, 쉬스 가스를 제 2 바디(220)의 내측면을 따라 흐르도록 제공함으로써, 제 2 바디(220)의 내측면을 플라스마로부터 보호할 수 있다. 또한, 쉬스 가스는 제 2 공간(221)의 플라스마가 토출단(222)을 통해 용이하게 분사될 수 있도록 플라스마를 가이드 한다.
이하, 설명의 편의를 위해, 도 2의 장치를 이용하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법의 각 단계의 개시 순서를 나타낸 순서도이다. 도 2 및 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따르면, 코팅 대상물(20)을 코팅 물질로 코팅하는 코팅 방법은 제 1 플라스마 형성 단계(S10), 토출 단계(S20), 제 2 플라스마 형성 단계(S30) 및 코팅 물질 공급 단계(S40)를 포함한다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 플라스마 형성 단계(S10), 토출 단계(S20), 제 2 플라스마 형성 단계(S30) 및 코팅 물질 공급 단계(S40)는 순차적으로 개시될 수 있다. 제 1 플라스마 형성 단계(S10), 토출 단계(S20), 제 2 플라스마 형성 단계(S30) 및 코팅 물질 공급 단계(S40)는 동시에 종료될 수 있다.
제 1 플라스마 형성 단계(S10)에서는 제 1 플라스마 소스(250)를 이용하여, 제 1 공간(211)에서 플라스마를 형성시킨다. 이 경우, 가스 공급 부재(230)는 제 1 공간(211)으로 여기 가스를 공급한다. 전원(253)은 애노드(251)에 전력을 인가하여 제 1 공간(211)에 공급된 여기 가스를 플라스마로 형성한다.
토출 단계(S20)에서는 제 1 플라스마 형성 단계(S10)에서 형성된 플라스마를 제 1 공간(211)으로부터 제 2 공간(221)으로 토출시킨다. 제 1 공간(211)의 플라스마는 가스 공급 부재(230)가 여기 가스를 공급하는 압력 및 내부의 플라스마에 의한 압력에 의해 토출홀(213)을 통해 제 2 공간(221)으로 제트 형태로 분사된다.
제 2 플라스마 형성 단계(S30)에서는 제 2 플라스마 소스(260)를 이용하여, 제 2 공간(221)에서 플라스마를 형성한다. 예를 들면, 전원(262)은 코일(261)에 알에프 전력을 인가한다. 코일(261)로부터 제 2 공간(221)으로 인가된 전계는 제 1 공간(211)으로부터 플라스마 상태로 토출된 여기 가스를 제 2 공간(221) 내에서 플라스마 상태로 유지시킨다.
코팅 물질 공급 단계(S40)에서, 코팅 물질 공급 부재(240)는 제 1 공간(211) 또는 제 2 공간(221)으로 코팅 물질을 공급한다. 이후, 코팅 물질은 플라스마에 의해 용융되어 코팅 대상물(20)의 표면과 충돌함으로써, 코팅 대상물(20)의 표면에 코팅된다.
이와 달리, 본 발명의 코팅 방법은 도 3 내지 도 6의 코팅 유닛을 이용하여 수행될 수 있다. 도 3 및 도 4의 코팅 유닛을 이용하는 경우, 제 2 플라스마 형성 단계(S30)에서 제 2 공간(221)에서 플라스마를 형성시키는 방법은 상술한 바와 같다. 도 5 및 도 6의 코팅 유닛을 사용하는 경우, 제 2 공간에서 플라스마가 형성되는 동안 쉬스 가스 분사 부재(3270, 4270)는 제 2 바디(220)의 내측면을 따라 쉬스 가스를 분사한다. 도 3 내지 도 6의 코팅 유닛을 이용하는 경우, 제 2 플라스마 형성 단계(S30) 또는 쉬스 가스 분사 여부 외의 각 단계는 도 2의 코팅 장치를 이용하여 수행되는 경우와 동일 또는 유사하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 장치 및 방법은 플라스마의 흐름에 따라 서로 상이한 종류의 플라스마 소스를 이용하여 가스를 플라스마로 형성시킴으로써, 여기 가스가 플라스마 상태로 유지되는 영역이 확장되어 코팅 물질이 용융될 수 있는 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 코팅 물질의 불완전 용융을 방지할 수 있다. 따라서, 불완전 용융에 의해 코팅 물질의 입자가 불완전하게 코팅되는 것을 방지하여, 코팅 대상물이 기판 처리 장치에 사용되는 부품인 경우, 기판 공정시 입자가 분리되어 파티클화 되는 것을 방지할 수 있고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 코팅 면에 기공이 발생되는 것을 방지할 수 있으므로, 기공에 불순물이 침착되는 것을 방지하여 불순물에 의해 기판 공정이 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.
10: 코팅 장치
20: 코팅 대상물
100: 지지 유닛 200: 코팅 유닛
210: 제 1 바디 211: 제 1 공간
220: 제 2 바디 221: 제 2 공간
230: 가스 공급 부재 240: 코팅 물질 공급 부재
250: 제 1 플라스마 소스 260: 제 2 플라스마 소스
3270: 쉬스 가스 분사 부재
100: 지지 유닛 200: 코팅 유닛
210: 제 1 바디 211: 제 1 공간
220: 제 2 바디 221: 제 2 공간
230: 가스 공급 부재 240: 코팅 물질 공급 부재
250: 제 1 플라스마 소스 260: 제 2 플라스마 소스
3270: 쉬스 가스 분사 부재
Claims (24)
- 코팅 장치에 있어서,
코팅 대상물을 지지하는 지지 유닛과;
상기 지지 유닛에 지지된 코팅 대상물로 코팅 물질을 분사하는 코팅 유닛을 포함하되,
상기 코팅 유닛은,
제 1 공간을 가지는 제 1 바디와;
상기 제 1 바디와 결합되며, 상기 제 1 공간과 연통된 제 2 공간 및 상기 코팅 물질이 토출되는 토출단을 가지는 제 2 바디와;
상기 제 1 공간으로 여기 가스를 공급하는 가스 공급 부재와;
상기 제 1 공간 또는 상기 제 2 공간으로 상기 코팅 물질을 공급하는 코팅 물질 공급 부재와;
상기 여기 가스를 상기 제 1 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 1 플라스마 소스와;
상기 여기 가스를 상기 제 2 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 2 플라스마 소스를 포함하며,
상기 제 1 플라스마 소스 및 상기 제 2 플라스마 소스는 서로 상이한 종류인 코팅 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플라스마 소스는 아크(Arc) 플라스마 소스인 코팅 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 플라스마 소스는 알에프(RF: Radio Frequency) 플라스마 소스인 코팅 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 플라스마 소스는,
상기 제 2 바디의 측면을 감싸는 코일과;
상기 코일에 연결된 알에프 전원을 포함하는 코팅 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 플라스마 소스는 마이크로파 플라스마 소스인 코팅 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 제 1 바디의 상기 제 2 바디를 향한 측벽에는 상기 제 1 공간에서 발생된 플라스마를 상기 제 2 공간으로 토출하는 토출홀이 형성되되,
상기 토출홀의 직경은, 상기 토출단을 정면으로 바라볼 때, 상기 제 2 공간의 직경보다 작게 제공되는 코팅 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 코팅 유닛은 상기 제 2 바디의 내측 벽면을 따라 흐르는 쉬스(Sheath) 가스를 분사하는 쉬스 가스 분사 부재를 더 포함하는 코팅 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 코팅 대상물은, 내부에서 기판을 건식 식각하는 건식 식각 공정이 수행되는 식각 챔버에 사용되는 부품인 코팅 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 건식 식각 공정은 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 공정인 코팅 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 코팅 물질은 산화 이트륨(Y2O3)을 포함하는 코팅 장치. - 코팅 대상물로 코팅 물질을 분사하는 코팅 유닛에 있어서,
제 1 공간을 가지는 제 1 바디와;
상기 제 1 바디와 결합되며, 상기 제 1 공간과 연통된 제 2 공간 및 상기 코팅 물질이 토출되는 토출단을 가지는 제 2 바디와;
상기 제 1 공간으로 여기 가스를 공급하는 가스 공급 부재와;
상기 제 1 공간 또는 상기 제 2 공간으로 상기 코팅 물질을 공급하는 코팅 물질 공급 부재와;
상기 여기 가스를 상기 제 1 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 1 플라스마 소스와;
상기 여기 가스를 상기 제 2 공간 내에서 플라스마로 형성시키는 제 2 플라스마 소스를 포함하며,
상기 제 1 플라스마 소스 및 상기 제 2 플라스마 소스는 서로 상이한 종류인 코팅 유닛. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 플라스마 소스는 아크(Arc) 플라스마 소스인 코팅 유닛. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 플라스마 소스는 알에프(RF: Radio Frequency) 플라스마 소스인 코팅 유닛. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 플라스마 소스는,
상기 제 2 바디의 측면을 감싸는 코일과;
상기 코일에 연결된 알에프 전원을 포함하는 코팅 유닛. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 플라스마 소스는 마이크로파 플라스마 소스인 코팅 유닛. - 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 제 1 바디의 상기 제 2 바디를 향한 측벽에는 상기 제 1 공간에서 발생된 플라스마를 상기 제 2 공간으로 토출하는 토출홀이 형성되되,
상기 토출홀의 직경은, 상기 토출단을 정면으로 바라볼 때, 상기 제 2 공간의 직경보다 작게 제공되는 코팅 유닛. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 2 바디의 내측 벽면을 따라 흐르는 쉬스(Sheath) 가스를 분사하는 쉬스 가스 분사 부재를 더 포함하는 코팅 유닛. - 제 16 항에 있어서,
상기 코팅 대상물은, 내부에서 기판을 건식 식각하는 건식 식각 공정이 수행되는 식각 챔버에 사용되는 부품인 코팅 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 건식 식각 공정은 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 공정인 코팅 장치. - 코팅 대상물을 코팅 물질로 코팅하는 코팅 방법에 있어서,
제 1 플라스마 소스를 이용하여, 제 1 공간에서 플라스마를 형성시키는 제 1 플라스마 형성 단계와;
상기 제 1 플라스마 형성 단계에서 형성된 플라스마를 상기 제 1 공간과 연통된 제 2 공간으로 토출하는 토출 단계와;
제 2 플라스마 소스를 이용하여, 상기 제 2 공간에서 플라스마를 형성시키는 제 2 플라스마 형성 단계와;
상기 제 1 공간 또는 상기 제 2 공간으로 상기 코팅 물질을 공급하는 코팅 물질 공급 단계;를 포함하되,
상기 제 1 플라스마 소스 및 상기 제 2 플라스마 소스는 서로 상이한 종류인 코팅 방법. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 플라스마 소스는 아크 플라스마 소스인 코팅 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 제 2 플라스마 소스는 알에프 플라스마 소스인 코팅 방법. - 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 코팅 대상물은 내부에서 기판을 건식 식각하는 건식 식각 공정이 수행되는 식각 챔버에 사용되는 부품인 코팅 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 건식 식각 공정은 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 공정인 코팅 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160096889A KR101885568B1 (ko) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 코팅 유닛, 이를 포함하는 코팅 장치 및 코팅 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160096889A KR101885568B1 (ko) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 코팅 유닛, 이를 포함하는 코팅 장치 및 코팅 방법 |
Publications (2)
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| KR20180014336A true KR20180014336A (ko) | 2018-02-08 |
| KR101885568B1 KR101885568B1 (ko) | 2018-08-08 |
Family
ID=61232466
Family Applications (1)
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| KR1020160096889A KR101885568B1 (ko) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 코팅 유닛, 이를 포함하는 코팅 장치 및 코팅 방법 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR101885568B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060060536A (ko) * | 2004-11-30 | 2006-06-05 | 스미토모이튼노바 가부시키가이샤 | 웨이퍼 전하 보상장치 및 이를 구비한 이온 주입 시스템 |
| KR20070020023A (ko) * | 2004-04-02 | 2007-02-16 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | 플라즈마 기반 이온주입을 위한 패러데이 도즈 및 균일성모니터 |
| KR20150013625A (ko) * | 2012-04-27 | 2015-02-05 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 중요 챔버 구성요소들에 대한 플라즈마 스프레이 코팅 프로세스 향상 |
-
2016
- 2016-07-29 KR KR1020160096889A patent/KR101885568B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20150013625A (ko) * | 2012-04-27 | 2015-02-05 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 중요 챔버 구성요소들에 대한 플라즈마 스프레이 코팅 프로세스 향상 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101885568B1 (ko) | 2018-08-08 |
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