KR20230029065A - 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치 및 이를 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치가 개시된다. 본 발명의 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치는 시료의 코팅 및 세정을 위한 진공 챔버, 진공 챔버 내 시료를 공급하는 로딩부, 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하는 가스 주입부, 진공 챔버 내 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 진공 챔버 내 공급된 시료를 플라즈마 세정하는 세정부, 진공 챔버 내 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 진공 챔버 내 공급된 시료를 금속 코팅하는 코팅부, 진공 챔버로부터, 코팅 및 세정이 완료된 시료를 외부로 배출시키는 언로딩부 및, 플라즈마 세정 또는 금속 코팅에 의해 진공 챔버 내에 생기는 불순물을 제거하기 위한 불순물 제거부를 포함하고, 불순물 제거부는 세정부에서 플라즈마 세정이 수행된 후 또는 코팅부에서 금속 코팅이 수행된 후, 진공 챔버 내에 기 설정된 압력으로 기체를 분사하는 기체 분사부 및, 진공 챔버 내 분사된 기체를 불순물과 함께 흡입하여 외부로 배출하는 기체 흡입부를 포함한다.
Description
본 발명은 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 코팅 및 세정이 순차적으로 이루어질 수 있는 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것이다.
플라즈마란 기체 상태의 물질에 높은 에너지가 가해져 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 상태를 말한다. 플라즈마 상태에서 일어나는 화학반응은 기체 상태에서는 볼 수 없을 정도로 매우 빠르거나 정밀하며, 플라즈마 상태의 화학반응을 이용하는 대표적인 산업기술로는 반도체·디스플레이 제조공정의 화학 증착 및 식각기술, 재료의 코팅, 용접, 절단기술, 레이저와 같은 광 발생기술 등을 꼽을 수 있다.
플라즈마가 이용되는 분야로 금속 코팅 또는 세정 등의 표면 처리가 대표적이다.
플라즈마를 이용한 플라즈마 금속 코팅은 진공 챔버 내에 배치된 시료에 증착시키고자하는 물질로 이루어진 타겟 주위에 플라즈마를 형성시켜 플라즈마 중의 이온 충격에 의해 타겟으로부터 방출되는 물질이 시료 위에 증착되도록 하는 방법이다.
또한, 플라즈마를 이용한 플라즈마 세정은 시료를 전극 사이에 위치시킨 후, 이 전극에 전압을 인가하면 진공 챔버 내부의 반응 가스와 반응하여 플라즈마를 발생시켜 시료를 세정하는 방법이다.
그러나, 이러한 종래의 플라즈마 금속 코팅 또는 플라즈마 세정 방법은 각각 별도의 진공 챔버를 구비한 별도의 장치에서 이루어지고 있어 작업 효율이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마 코팅 및 세정 작업의 효율을 높이기 위한 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치 및 이를 위한 방법을 제공하는 데에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치는 시료의 코팅 및 세정을 위한 진공 챔버, 상기 진공 챔버 내 시료를 공급하는 로딩부, 상기 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하는 가스 주입부, 상기 진공 챔버 내 상기 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 상기 진공 챔버 내 공급된 시료를 플라즈마 세정하는 세정부, 상기 진공 챔버 내 상기 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 상기 진공 챔버 내 공급된 시료를 금속 코팅하는 코팅부, 상기 진공 챔버로부터, 코팅 및 세정이 완료된 시료를 외부로 배출시키는 언로딩부 및, 상기 플라즈마 세정 또는 상기 금속 코팅에 의해 상기 진공 챔버 내에 생기는 불순물을 제거하기 위한 불순물 제거부를 포함하고, 상기 불순물 제거부는 상기 세정부에서 플라즈마 세정이 수행된 후 또는 상기 코팅부에서 금속 코팅이 수행된 후, 상기 진공 챔버 내에 기 설정된 압력으로 기체를 분사하는 기체 분사부 및, 상기 진공 챔버 내 분사된 기체를 상기 불순물과 함께 흡입하여 외부로 배출하는 기체 흡입부를 포함한다.
이때, 상기 기체 분사부는 상기 진공 챔버의 내부에 잔존하는 불순물을 제거하기 위한 세척 가스를 분사하는 적어도 하나의 세척 가스 공급라인 및, 상기 세척 가스의 공급량을 조절하기 위한 밸브부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기체 흡입부는 상기 세척 가스를 회수한 후 상기 불순물과 함께 외부로 배출하기 위한 세척 가스 배출라인 및, 상기 배출되는 세척 가스를 중화시키기 위한 중화부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 불순물 제거부는 상기 진공 챔버 내 구조물의 미세 진동을 발생시키는 액츄에이터를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 방법은 시료의 코팅 및 세정을 위한 진공 챔버 내 시료를 공급하는 단계, 시료의 코팅 및 세정을 위한 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하는 단계, 상기 진공 챔버 내 상기 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 상기 진공 챔버 내 공급된 시료를 플라즈마 세정하는 작업 및 상기 금속 코팅하는 작업을 수행하는 단계 및, 상기 진공 챔버로부터, 코팅 및 세정이 완료된 시료를 외부로 배출시키는 단계를 포함하고, 상기 수행하는 단계는 상기 플라즈마 세정이 수행된 후 또는 상기 금속 코팅이 수행된 후, 상기 진공 챔버 내에서 기 설정된 압력으로 기체를 분사하는 단계 및, 상기 진공 챔버 내 분사된 기체를 상기 플라즈마 세정 또는 상기 금속 코팅에 의해 상기 진공 챔버 내에 생긴 불순물과 함께 흡입하여 외부로 배출하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 분사하는 단계는 상기 진공 챔버의 내부에 잔존하는 불순물을 제거하기 위한 세척 가스를 적어도 하나의 세척 가스 공급라인을 통해 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배출하는 단계는 상기 세척 가스를 회수한 후 세척 가스 배출라인을 통해 상기 불순물과 함께 외부로 배출하는 단계 및, 상기 세척 가스 배출라인을 통해 배출되는 세척 가스를 중화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은 상기 진공 챔버 내 초음파를 인가하여 상기 진공 챔버 내 구조물의 미세 진동을 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 유사한 플라즈마 환경에서 일어나는 금속 코팅 과정과 세정 과정을 하나의 진공 챔버를 통해 처리되도록 함으로써, 보다 경제적으로 금속 코팅 및 세정 작업을 수행할 수 있다.
또한, 플라즈마 세정이 수행된 후 순차적으로 금속 코팅이 수행되기 전 혹은 금속 코팅이 수행된 후 순차적으로 플라즈마 세정이 수행되기 전 생성된 불순물이 제거됨으로써 금속 코팅 또는 플라즈마 세정의 효율이 높아질 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치의 구성을 간략히 도시한 블록도,
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치의 사시도 일부를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치의 평면도 일부를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치의 배면도 일부를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 불순물 제거부의 구성을 간략시 도시한 블록도,
도 7 및 8은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 방법을 간략히 설명하기 위한 흐름도,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 불순물 제거 방법을 간략히 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치의 구성을 간략히 도시한 블록도,
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치의 사시도 일부를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치의 평면도 일부를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치의 배면도 일부를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 불순물 제거부의 구성을 간략시 도시한 블록도,
도 7 및 8은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 방법을 간략히 설명하기 위한 흐름도,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 불순물 제거 방법을 간략히 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 발명의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어일 수 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명하도록 한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성 요소를 모두 도시하고 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 '제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성 요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며, 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안될 것이다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성 요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한 해석되어서는 안된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다름을 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함하다' 또는 '구성하다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치의 구성을 간략히 도시한 블록도이다.
본 발명의 장치(100)는 진공 챔버(110), 로딩부(120), 가스 주입부(130), 세정부(140), 코팅부(150) 및 언로딩부(160)를 포함한다.
진공 챔버(110)는 내부에 밀폐 공간을 형성하며, 내부의 밀폐 공간에 놓여지는 시료에 대하여 플라즈마 코팅 및 세정이 수행되는 구성이다. 진공 챔버(110)는 플라즈마 반응을 위한 가스가 유입되는 가스 유입구(미도시)와 코팅 또는 세정 반응으로 발생되는 기체를 외부로 방출하는 가스 배기구(미도시)를 포함할 수 있다. 가스 배기구에는 진공 펌프(미도시)가 연결될 수 있다. 진공 펌프는 진공 챔버(110) 내부를 소정의 공정 압력으로 유지하고, 진공 챔버(110) 내에서 코팅 또는 세정 반응으로 발생되는 부산물 가스를 진공 챔버(110) 외부로 배출할 수 있다.
또한, 진공 챔버(110)는 덮개(52), 측벽 및 바닥을 포함하며, 덮개(52), 측벽 및 바닥은 플라즈마 환경의 코팅 및 세정 프로세스에 대해 불활성인 물질, 예를 들어, 스테인레스 강으로 구성될 수도 있고, 내부 표면들만 불활성인 물질로 코팅될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(110)의 상부에는 내부 공간을 들여다볼 수 있는 뷰 포트(24)가 포함될 수 있으나, 뷰 포트(24)의 상부로 내부 공간의 밀폐를 위한 덮개(52)가 장착될 수 있으며, 진공 챔버(110)의 일 측면에는 시료를 수용하는 스테이지 기판(23)을 진공 챔버(110)의 내부 공간으로 로딩 또는 언로딩할 수 있는 게이트가 형성될 수 있다.
또한, 진공 챔버(110)의 타 측면에는 가스 배기구를 통해 진공 챔버(110)로부터 가스를 배기하기 위한 진공 포트(21)가 포함될 수 있다.
도 5를 참조하면, 진공 챔버(110)의 하부에는 진공 챔버(110)의 가스 배기구를 통해 진공 챔버(110)로부터 가스를 배기하기 위한 진공 포트(21), 메인 전원 및 펌프 전원을 공급하기 위한 전원부(51), 가스 주입부(130), 장치(100)의 제어를 위한 프로세서(미도시)를 포함하는 본체가 구비될 수 있다.
로딩부(120)는 세정 및 코팅의 대상이 되는 시료가 놓여지는 지지대를 진공 챔버(110) 내로 이송시키는 구성이다. 로딩부(120)는 지지대의 이송을 위한 이송수단(미도시)을 포함하며, 이송수단은 이송 모듈(미도시) 및 구동 모터(미도시)로 구성될 수 있다.
가스 주입부(130)는 진공 챔버(110) 내 플라즈마를 형성하기 위한 공정 가스가 주입되는 위한 구성이다. 가스 주입부(130)는 플라즈마를 형성하기 위한 공정 가스를 진공 챔버(110) 상의 가스 유입구를 통해 시료로 유동시키도록 구성된 화학물질 전달 시스템을 포함할 수 있다.
여기서, 공정 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe) 등의 불활성(비반응) 가스 뿐만 아니라, 산소(O2), 질소(N2), 공기 등을 이용할 수 있으며 이들 가스들의 하나 이상의 혼합가스를 이용할 수도 있다. 또한, 코팅부(150)에는 이러한 공정 가스를 저장하기 위한 공정 가스 탱크(미도시)가 따로 구비될 수 있다.
도 2를 참조하면, 가스 주입부(130)는 진공 챔버(110) 내부의 진공 상태를 모니터링할 수 있는 진공 게이지(22) 및 스테이지 기판(23)이 연결될 수 있다.
세정부(140)는 가스 주입부(130)를 통해 세정용 반응가스를 주입하기 위한 구성이다. 세정용 반응가스로는 산소(O2), 오존(O3), 물(H20) 등을 사용할 수 있으며, 세정부(140)는 이러한 세정용 반응가스를 저장하기 위한 세정용 가스 탱크(미도시) 및 세정용 가스 탱크로부터 전달되는 세정용 반응가스를 진공 챔버(110) 내부로 선택적으로 공급하기 위한 반응가스 밸브(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 세정부(140)는 프로세서로부터의 제어 신호를 수신하여 세정 시간, 세정의 세기 등을 조절하기 위한 신호 수신 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
진공 챔버(110) 내로 공정 가스가 주입된 후 전원이 인가되면 방전에 의해 공정 가스가 여기(excitation)되어 이온화되며, 플라즈마 내의 양이온이 세정 대상인 시료와 충돌하면서 시료의 표면으로부터 탄소 및/또는 수소를 포함하는 유기물의 결합 구조를 끊어 이온 등의 형태로 이탈시킬 수 있다.
한편, 진공 챔버(110) 내부로 공급된 세정용 반응가스는 플라즈마 이온에 의해 이온화되어 산소 이온을 생성할 수 있다. 산소 이온은 시료의 표면으로부터 이온 형태로 이탈하는 탄소(C), 수소(H) 등과 결합하여 CO2, CO, H2 등의 가스를 생성할 수 있다. 생성된 가스는 진공 펌프를 통해 진공 챔버(110) 외부로 배출될 수 있다.
코팅부(150)는 공정 가스를 이용하여 시료를 코팅하기 위한 구성으로, 시료에 코팅이 되기 위한 타겟 금속판(미도시), 공정용 가스 탱크로부터 전달되는 공정 가스를 진공 챔버(110) 내부로 선택적으로 공급하기 위한 공정가스 밸브(미도시) 및 프로세서로부터의 제어 신호를 수신하여 코팅 시간, 코팅의 세기 등을 조절하기 위한 신호 수신 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
진공 챔버(110) 내 공정 가스가 주입된 후 전원이 인가되면, 타겟 금속판의 아래로 플라즈마가 형성되며, 이때, 플라즈마는 타겟 금속판의 주변에서 높은 밀도로 형성된다. 또한, 이온화된 공정 가스는 양이온으로서, 양이온은 전위차에 의해 이끌리어 음극의 타겟 금속판을 향해 가속된다. 타겟 금속판을 향해 가속되는 양이온은 수십 KeV 이상의 운동에너지를 가지고 있는데, 타겟 금속판에 부딪히면서 타겟 금속판의 표면의 원자에 이 운동 에너지를 일부 전달하여, 타겟 금속판 표면의 원자를 타겟 금속판의 표면으로부터 분리시킨다. 그리고, 타겟 금속판의 표면으로부터 분리된 원자, 즉 증착물질이 시료에 증착되어 코팅이 수행되게 된다.
상술한 플라즈마 세정 및 코팅 작업은 단일의 진공 챔버(110) 내에서 순차적으로 진행될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 코팅을 먼저 수행하는 경우, 공정 가스를 진공 챔버(110) 내에 주입하여 타겟 금속로부터 분리된 금속 입자에 의해 시료 표면을 코팅하고, 이후 세정 가스를 진공 챔버(110) 내에 주입하여 시료 표면의 불순물을 제거하는 방식으로 플라즈마 세정을 순차적으로 수행할 수 있다. 또한, 이와 반대로, 플라즈마 세정을 통해 시료 표면의 불순물을 제거한 후, 플라즈마 코팅이 순차적으로 수행될 수도 있다.
언로딩부(160)는 세정 및 코팅의 대상이 되는 시료를 외부로 배출시키는 구성이다. 이를 위해, 언로딩부(160)는 시료가 놓여지는 지지대를 진공 챔버(110) 외부로 이송시키기 위한 이송수단(미도시)을 포함하며, 이송수단은 이송 모듈(미도시) 및 구동 모터(미도시)로 구성될 수 있다.
또한, 언로딩부(160)는 실시 예에 따라 생략될 수 있으며 이 경우, 로딩부(120)를 통해 시료가 외부로 배출될 수 있다.
불순물 제거부(170)는 세정부(140)에서 플라즈마 세정이 수행된 후의 잔여 불순물 또는 코팅부(150)에서 금속 코팅이 수행된 후의 잔여 불순물을 제거하기 위한 구성이다.
본 발명의 장치(100)는 플라즈마 세정 및 금속 코팅이 순차적으로 이루어지므로, 플라즈마 세정이 완료된 후 금속 코팅이 수행되기 전 또는 금속 코팅이 완료된 후 플라즈마 세정이 수행되기 전에 코팅이 되지 않은 잔여 금속 입자 또는 플라즈마 세정에 의해 식각되어 떨어져 나간 시료 입자 등의 불순물 제거 동작이 수행될 수 있다.
구체적으로, 도 7을 참조하면, 불순물 제거부(170)는 세정부(140)에서 플라즈마 세정이 수행된 후 또는 코팅부에서 금속 코팅이 수행된 후, 진공 챔버 내에 기 설정된 압력으로 기체를 분사하는 기체 분사부(171) 및 진공 챔버 내 분사된 기체를 불순물과 함께 흡입하여 외부로 배출하는 기체 흡입부(172)를 포함한다.
기체 분사부(171)는 진공 챔버(110) 내부에 잔류하는 불순물을 제거하기 위하여 기 설정된 압력으로 공기 등의 기체를 진공 챔버(110) 내로 분사하는 구성이며, 복수 개로 구성되어도 무방하다. 이때, 노즐(미도시)이 기체 분사부(171)의 진공 챔버(110) 내 유입구에 소정의 분사 각도 및 기울기를 갖도록 구비될 수 있다. 노즐이 유입구에 삽입 시, 노즐과 진공 챔버(110) 사이의 틈새는 밀봉 처리될 수 있다. 물론, 노즐은 다양한 방식에 의해 유입구에 고정 설치될 수 있다. 이에 따라, 기체 분사부(171)를 통해 분사되는 기체가 노즐을 통해 빠른 속도로 진공 챔버(110) 내로 이송될 수 있다.
특히, 분사되는 기체는 진공 챔버(110) 내부에 잔존하는 불순물을 털어낼 수 있는 세척 가스를 포함할 수 있다. 이때, 세척 가스는 세척 속도가 빠르고 환경에 유해한 배기 가스를 배출하지 않는 것이 바람직하며, 반도체 제조 공정에서 세척 가스로 사용되는 CF4, C2F6, SF6, NF3, CIF3, PFCs, 이산화탄소 액화기체 또는 질소 액화 기체 등이 사용될 수 있다.
여기서, 진공 챔버(110) 내부는 진공 챔버(110)의 수용 공간 및 진공 챔버(110)의 내부 표면을 모두 포함하며, 따라서 세척 가스는 진공 챔버(110)의 수용 공간 및 진공 챔버(110)의 내부 표면에 잔존하는 불순문을 털어낼 수 있다.
이때, 기체 분사부(171)는 세척 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 세척 가스 공급라인(173) 및 세척 가스의 공급량을 조절하기 위한 밸브부재(174)를 포함할 수 있다.
밸브부재(174)는 복수의 세척 가스 공급라인(173)마다 별도로 장착될 수 있으며, 각각 별도로 밸브부재(174)가 개방 및 폐쇄됨으로써 세척 가스가 분사되는 양 및 압력이 제어될 수 있다.
기체 흡입부(172)는 기체 분사부(171)의 타 측에 일직선 상으로 배치되어 기체의 흐름에 방해가 되지 않도록 하며, 기체 분사부(171)에 의해 진공 챔버(110) 내부로 분사된 기체를 흡입하여 배출할 수 있다. 이때, 진공 챔버(110) 내부의 잔여 불순물이 기체와 함께 흡입되어 배출되는 방식으로 제거될 수 있다.
기체 분사부(171)와 기체 흡입부(172)는 동시에 동작하여, 기체 분사와 기체 흡입이 진공 챔버(110) 내에서 일정한 압력을 유지하며 동시에 일어나도록 할 수 있다.
기체 흡입부(172)는 세척 가스를 회수한 후 불순물과 함께 외부로 배출하기 위한 세척 가스 배출라인(175) 및, 배출되는 세척 가스를 중화시키기 위한 중화부(176)를 더 포함할 수 있다.
중화부(176)는 세척 가스 배출라인(175)을 통해 배출되는 세척 가스와의 중화반응을 통해 세척 가스를 중화시킬 수 있는 중화제를 포함하는 탱크로 구현된거나 또는 중화제를 분사하는 분사장치일 수 있다. 예를 들어, 세척 가스가 산성인 경우, 중화제는 염기성인 것이 바람직하며, 세척 가스가 염기성인 경우, 중화제는 산성인 것이 바람직하다.
이에 따라, 플라즈마 세정이 수행된 후 순차적으로 금속 코팅이 수행되기 전 혹은 금속 코팅이 수행된 후 순차적으로 플라즈마 세정이 수행되기 전 생성된 불순물이 제거됨으로써 금속 코팅 또는 플라즈마 세정의 효율이 높아질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 불순물 제거부(170)는 진공 챔버(110) 내 구조물의 미세 진동을 발생시키는 액츄에이터(177)를 포함할 수 있다.
여기서 액츄에이터(177)는 진동 모터 또는 진동 소자로고도 하며, 편심모터, 선형공진모터(LRA), 피에조(Piezo) 액츄에이터 등이 해당된다. 이때, 액츄에이터(177)가 구동되는 경우, 미리 정해진 공진 주파수를 이용하여 만들어 놓은 구동 파형에 따라 진동이 발생되게 된다.
또한, 액츄에이터(177)는 인가되는 초음파를 기계적 진동으로 변환하는 트랜스듀서(transducer)로 구현될 수도 있다.
트랜스듀서(transducer)는 가청 주파수 영역을 초과하는 20kHz 이상의 교류 에너지를 같은 주파수의 기계적 진동과 같은 다른 형태의 출력 신호로 변환해주는 구성으로, 주로 압전(piezoelectricity) 효과 또는 자왜(magnetostriction) 효과를 이용한다. 특히, 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환하는 압전 초음파 트랜스듀서는 인가된 전기 신호로부터 초음파 진동을 생성하는 액츄에이터이다.
불순물 제거부(170)는 진공 챔버(110) 내 초음파 인가부(미도시)를 통해 초음파를 인가하고, 트랜스듀서에 의해 진공 챔버(110) 내 각 구조물에 미세 진동이 발생됨을 이용하여, 불순물이 각 진공 챔버(110) 내 각 구조물로부터 분리되게 할 수 있다.
즉, 미세 진동에 의해 진공 챔버(110) 내의 각 구조물로부터 분리된 불순물이 기체 분사부(171)로부터 분사되는 기체 또는 세척 가스 공급라인(173)으로부터 분사되는 세척 가스에 의해 구조물로부터 좀 더 쉽게 떨어져 나가 배출구로 배출될 수 있다.
한편, 도 3은 지지대(32)가 진공 챔버(110)로부터 언로딩된 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 지지대(32)가 진공 챔버(110)에 로딩된 상태를 도시한 평면도이다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 지지대(32)의 상부에는 시료를 담는 하나 또는 복수의 플레이트(31)가 배치될 수 있으며, 지지대(32)의 하부에는 지지대가 거치되는 기판(33)이 구비될 수 있다.
도 7 및 8은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 방법을 간략히 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 시료의 코팅 및 세정을 위한 진공 챔버 내 시료를 공급할 수 있다(S710).
이후, 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입할 수 있다(S720).
이후, 진공 챔버 내 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 진공 챔버 내 공급된 시료를 플라즈마 세정할 수 있다(S730).
이후, 진공 챔버 내에서 기 설정된 압력으로 기체를 분사할 수 있다(S740).
이후, 진공 챔버 내 분사된 기체를 플라즈마 세정에 의해 진공 챔버 내에 생긴 불순물과 함께 흡입하여 외부로 배출할 수 있다(S750).
이후, 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하고, 플라즈마 환경에서 금속 코팅을 수행한다(S760).
이후, 진공 챔버로부터, 코팅 및 세정이 완료된 시료를 외부로 배출한다(S770).
한편, 도 8을 참조하면, 금속 코팅이 먼저 수행된 후, 플라즈마 세정이 수행될 수 있다.
구체적으로, 시료의 코팅 및 세정을 위한 진공 챔버 내 시료를 공급하는 단계(S810), 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하는 단계(S820), 진공 챔버 내 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 진공 챔버 내 공급된 시료를 금속 코팅하는 단계(S830), 진공 챔버 내에서 기 설정된 압력으로 기체를 분사하는 단계(S840), 진공 챔버 내 분사된 기체를 금속 코팅에 의해 진공 챔버 내에 생긴 불순물과 함께 흡입하여 외부로 배출하는 단계(S850), 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하고, 플라즈마 환경에서 플라즈마 세정을 수행하는 단계(S860) 및 진공 챔버로부터, 코팅 및 세정이 완료된 시료를 외부로 배출하는 단계(S870)이 순차적으로 수행될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 불순물 제거 방법을 간략히 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 진공 챔버 내 초음파를 인가하고, 트랜스듀서 등의 액츄에이터를 이용하여, 진공 챔버 내 구조물의 미세 진동을 발생시킨다(S910).
이후, 진공 챔버의 내부에 잔존하는 불순물을 제거하기 위한 세척 가스를 분사한다(S920).
이후, 세척 가스를 외부로 회수하여 중화한다(S930).
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 유사한 플라즈마 환경에서 일어나는 금속 코팅 과정과 세정 과정을 하나의 진공 챔버를 통해 처리되도록 함으로써, 보다 경제적으로 금속 코팅 및 세정 작업을 수행할 수 있다.
또한, 플라즈마 세정이 수행된 후 순차적으로 금속 코팅이 수행되기 전 혹은 금속 코팅이 수행된 후 순차적으로 플라즈마 세정이 수행되기 전 생성된 불순물이 제거됨으로써 금속 코팅 또는 플라즈마 세정의 효율이 높아질 수 있다.
한편, 상술한 다양한 실시 예에 따른 플라즈마 코팅 및 세정 방법은 프로그램으로 구현되어 다양한 기록 매체에 저장될 수 있다. 즉, 각종 프로세서에 의해 처리되어 상술한 플라즈마 코팅 및 세정 방법을 실행할 수 있는 컴퓨터 프로그램이 기록 매체에 저장된 상태로 사용될 수도 있다.
일 예로, ⅰ) 시료의 코팅 및 세정을 위한 진공 챔버 내 시료를 공급하는 단계, ⅱ) 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하는 단계, ⅲ) 진공 챔버 내 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 진공 챔버 내 공급된 시료를 플라즈마 세정하는 단계, ⅳ) 진공 챔버 내에서 기 설정된 압력으로 기체를 분사하는 단계, ⅴ) 진공 챔버 내 분사된 기체를 플라즈마 세정에 의해 진공 챔버 내에 생긴 불순물과 함께 흡입하여 외부로 배출하는 단계, ⅵ) 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하고, 플라즈마 환경에서 금속 코팅을 수행하는 단계 및, ⅶ) 진공 챔버로부터, 코팅 및 세정이 완료된 시료를 외부로 배출하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
한편, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 장치 110: 진공 챔버
120: 로딩부 130: 가스 주입부
140: 세정부 150: 코팅부
160: 언로딩부 170: 불순물 제거부
120: 로딩부 130: 가스 주입부
140: 세정부 150: 코팅부
160: 언로딩부 170: 불순물 제거부
Claims (8)
- 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 장치에 있어서,
시료의 코팅 및 세정을 위한 진공 챔버;
상기 진공 챔버 내 시료를 공급하는 로딩부;
상기 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하는 가스 주입부;
상기 진공 챔버 내 상기 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 상기 진공 챔버 내 공급된 시료를 플라즈마 세정하는 세정부;
상기 진공 챔버 내 상기 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 상기 진공 챔버 내 공급된 시료를 금속 코팅하는 코팅부;
상기 진공 챔버로부터, 코팅 및 세정이 완료된 시료를 외부로 배출시키는 언로딩부; 및
상기 플라즈마 세정 또는 상기 금속 코팅에 의해 상기 진공 챔버 내에 생기는 불순물을 제거하기 위한 불순물 제거부;를 포함하고,
상기 불순물 제거부는,
상기 세정부에서 플라즈마 세정이 수행된 후 또는 상기 코팅부에서 금속 코팅이 수행된 후, 상기 진공 챔버 내에 기 설정된 압력으로 기체를 분사하는 기체 분사부; 및
상기 진공 챔버 내 분사된 기체를 상기 불순물과 함께 흡입하여 외부로 배출하는 기체 흡입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 기체 분사부는,
상기 진공 챔버의 내부에 잔존하는 불순물을 제거하기 위한 세척 가스를 분사하는 적어도 하나의 세척 가스 공급라인; 및
상기 세척 가스의 공급량을 조절하기 위한 밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제2항에 있어서,
상기 기체 흡입부는,
상기 세척 가스를 회수한 후 상기 불순물과 함께 외부로 배출하기 위한 세척 가스 배출라인; 및
상기 배출되는 세척 가스를 중화시키기 위한 중화부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 불순물 제거부는,
상기 진공 챔버 내 구조물의 미세 진동을 발생시키는 액츄에이터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 플라즈마 코팅 및 세정을 위한 방법에 있어서,
시료의 코팅 및 세정을 위한 진공 챔버 내 시료를 공급하는 단계;
상기 진공 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 주입하는 단계;
상기 진공 챔버 내 상기 플라즈마가 형성된 플라즈마 환경에서 상기 진공 챔버 내 공급된 시료를 플라즈마 세정하는 작업 및 상기 금속 코팅하는 작업을 수행하는 단계; 및
상기 진공 챔버로부터, 코팅 및 세정이 완료된 시료를 외부로 배출시키는 단계;를 포함하고,
상기 수행하는 단계는,
상기 플라즈마 세정이 수행된 후 또는 상기 금속 코팅이 수행된 후, 상기 진공 챔버 내에서 기 설정된 압력으로 기체를 분사하는 단계; 및
상기 진공 챔버 내 분사된 기체를 상기 플라즈마 세정 또는 상기 금속 코팅에 의해 상기 진공 챔버 내에 생긴 불순물과 함께 흡입하여 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 분사하는 단계는,
상기 진공 챔버의 내부에 잔존하는 불순물을 제거하기 위한 세척 가스를 적어도 하나의 세척 가스 공급라인을 통해 분사하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제6항에 있어서,
상기 배출하는 단계는,
상기 세척 가스를 회수한 후 세척 가스 배출라인을 통해 상기 불순물과 함께 외부로 배출하는 단계; 및
상기 세척 가스 배출라인을 통해 배출되는 세척 가스를 중화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 진공 챔버 내 초음파를 인가하여 상기 진공 챔버 내 구조물의 미세 진동을 발생시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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