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KR100501339B1 - 플라즈마 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 장치는 종래의 와이어형이 아닌 막대형의 RF 피드 스루우를 사용한다. 따라서, RF의 인가에 의하여 RF 피드 스루우에 열이 발생하더라도 종래의 와이어형인 경우보다 열이 외부로 쉽게 방출되게 된다. 즉, 본 발명에 의하면, 열에 의하여 RF 피드 스루우의 임피던스가 변하는 것이 최소화되어 공정이 신뢰성 있게 이루어진다. 또한, RF 피드 스루우를 플라즈마 챔버의 측면이 아닌 상부에 형성시키기 때문에 냉각재킷 및 공냉재킷을 포함하는 RF 피드 스루우 유닛을 이송하기가 편하여 용이하게 플라즈마 장치에 결합시킬 수 있다. 그리고, 벨자의 외측 상면이 평평하기 때문에 벨자의 윗면 가운데 부분으로 RF 피드 스루우를 관통시킬 경우에 RF 피드 스루우가 벨자에 노출되는 부분이 최소화되어 벨자히터에 의한 열 영향을 작게 받는다.

Description

플라즈마 장치{Plasma apparatus}
본 발명은 플라즈마 장치에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 전극에 RF 전력을 인가하기 위하여 설치되는 RF 피드 스루우(feed through)를 개량한 플라즈마 장치에 관한 것이다.
종래의 플라즈마 장치에서 공통적으로 발생하는 문제는 바로 RF가 인가되어지는 RF 피드 스루우의 수명이 짧다는 것이다. 통상 칸탈 와이어(Kanthal wire)를 RF 피드 스루우로 사용하는데, 와이어 형태이기 때문에 고온 분위기에 장시간 노출되면 RF 피드 스루우가 산화 또는 변태(phase transformation)되는 문제가 심각하다.
도 1은 종래의 플라즈마 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 플라즈마 챔버의 상부인 석영돔(quartz dome, 10) 상에는 석영돔(10)을 덮도록 스테인레스 재질의 플라즈마 전극(20)이 설치된다. 이 때, 플라즈마 전극(20)은 석영돔(10)과 같은 돔형상을 하여 석영돔(10)과 일정 간격 이격된다. 벨자(30)는 플라즈마 전극(20)을 덮도록 설치되는데, 그 외측 상면은 통상 평평한 형태를 한다. RF 피드 스루우(50)는 와이어 형태를 하며, 벨자(30)의 측면을 관통하여 플라즈마 전극(20)과 닿도록 설치된다. RF는 RF 컨낵터(40) 및 RF 피드 스루우(50)를 순차적으로 거쳐 플라즈마 전극(20)에 공급된다.
상술한 종래의 플라즈마 장치에 의하면, RF 피드 스루우(50)가 와이어(wire) 형태이기 때문에 여기에 RF가 인가되면 매우 많은 열이 발생한다. 따라서, RF 피드 스루우(50)가 쉽게 산화되거나 변태되어 RF 피드 스루우(50)의 임피던스(impedence)가 변하게 된다. 또한, 일반적으로 플라즈마 챔버를 가열하기 위하여 벨자(30)에 벨자히터(미도시)가 설치되는데, 상기 벨자히터의 가열에 의하여 RF 피드 스루우(50)의 임피던스 변화는 더욱 커지게 된다. 이렇게 RF 피드 스루우(50)의 임피던스(impedence)가 변하면 플라즈마 전극(20)에 인가되는 RF 전력이 일정치 않게 되어 공정의 신뢰성이 떨어지게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, RF 피드 스루우가 고온 분위기에 노출되더라도 일정한 임피던스를 갖도록 하여 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 플라즈마 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 장치는; 상부가 석영돔으로 이루어지며 기체주입구 및 기체배출구가 마련되는 플라즈마 챔버; 상기 석영돔과 일정간격 이격되면서 상기 석영돔을 덮도록 내측은 상기 석영돔과 같은 돔 형상을 하되 외측 상면은 평평한 형태를 하는 벨자; 상기 석영돔과 같은 돔 형상을 하며 상기 석영돔에서 일정간격 이격되면서 상기 석영돔을 덮도록 상기 벨자와 상기 석영돔 사이에 설치되는 플라즈마 전극; 상기 벨자를 수평으로 감아서 상기 벨자의 측벽을 둘러싸도록 설치되는 벨자히터; 상기 돔형 플라즈마 전극의 가운데 정점에 닿도록 외부로부터 상기 벨자의 윗부분을 수직관통하도록 설치되는 막대형태의 RF 피드 스루우; 및 상기 벨자의 외측에 있는 RF 피드 스루우를 둘러싸도록 설치되는 냉각라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 플라즈마 챔버는 상부가 석영돔(quartz dome, 110)으로 이루어지며, 기체주입구(미도시) 및 기체배출구(미도시)를 갖는다. 벨자(130)는 석영돔(110)을 덮도록 설치되는데, 그 내벽은 석영돔(110)과 일정한 간격으로 이격되도록 석영돔(110)과 동일한 돔형태를 하며, 외형은 원통형상을 한다. 벨자(130)에는 플라즈마 챔버를 가열하기 위한 벨자히터(135)가 설치된다. 벨자히터(135)는 벨자(130)를 수평으로 감아서 벨자(135)의 측벽을 둘러싸도록 설치된다. 플라즈마 전극(120)은 벨자(130)와 석영돔(110) 사이에 설치되며, 벨자(130) 역시 석영돔(110)과 일정한 간격 이격되면서 석영돔(110)을 덮도록 돔형상을 한다.
RF 피드 스루우(150)는 돔형인 플라즈마 전극(120)의 가운데 정점에 닿도록 외부로부터 벨자(130)의 윗부분을 수직관통하여 설치된다. RF 피드 스루우(150)는 종래와 달리 막대 형태인 것을 사용한다. RF 피드 스루우(150)는 7 내지 10mm 의 두께와 90 내지 110 mm 의 길이를 갖는 막대형이 적당하다.
벨자(130)는 외측 상면이 평평한 형태를 하기 때문에 벨자(130)의 가운데 부분의 두께가 제일 얇다. 따라서, 벨자(130)의 윗면 중심부분으로 RF 피드 스루우(150)를 관통시켜 플라즈마 전극(120)의 가운데 정점에 닿게 하면, RF 피드 스루우(150)가 벨자(130)에 대해 최소한도로 노출되게 된다. 따라서, 벨자히터(135)에 의한 열 영향을 적게 받는다.
RF 피드 스루우(150) 중에서 벨자(130) 외측에 위치하는 부분은 냉각재킷(160)으로 둘러싸여 있으며 냉각재킷(160)에는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각라인(165)이 설치되어 있다. 냉각재킷(160) 윗부분은 RF 피드 스루우(150)를 감싸도록 공냉재킷(170)이 설치되어 있으며, 공냉재킷(170)에는 RF 피드 스루우(150)를 공냉시키기 위한 팬(175)이 설치되어 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 막대형의 RF 피드 스루우(150)를 사용하기 때문에, RF의 인가에 의하여 RF 피드 스루우(150)에 열이 발생하더라도 종래의 와이어 형인 경우보다 열이 외부로 쉽게 방출되게 된다. 따라서, 열에 의하여 RF 피드 스루우(150)의 임피던스가 변하는 것이 최소화되어 공정이 신뢰성 있게 이루어진다.
또한, RF 피드 스루우(150)를 플라즈마 챔버의 측면이 아닌 상부에 형성시키기 때문에 냉각재킷(160) 및 공냉재킷(170)을 포함하는 RF 피드 스루우(150) 유닛을 이송하기가 편하여 용이하게 플라즈마 장치에 결합시킬 수 있다.
그리고, 벨자(130)의 외측 상면이 평평하기 때문에 벨자(130)의 윗면 가운데 부분으로 RF 피드 스루우(150)를 관통시킬 경우에 RF 피드 스루우(150)가 벨자(130)에 노출되는 부분이 최소화되어 벨자히터(135)에 의한 열 영향을 작게 받는다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.
도 1은 종래의 플라즈마 장치를 설명하기 위한 개략도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

Claims (5)

  1. 상부가 석영돔으로 이루어지며 기체주입구 및 기체배출구가 마련되는 플라즈마 챔버;
    상기 석영돔과 일정간격 이격되면서 상기 석영돔을 덮도록 내측은 상기 석영돔과 같은 돔 형상을 하되 외측 상면은 평평한 형태를 하는 벨자;
    상기 석영돔과 같은 돔 형상을 하며 상기 석영돔에서 일정간격 이격되면서 상기 석영돔을 덮도록 상기 벨자와 상기 석영돔 사이에 설치되는 플라즈마 전극;
    상기 벨자를 수평으로 감아서 상기 벨자의 측벽을 둘러싸도록 설치되는 벨자히터;
    상기 돔형 플라즈마 전극의 가운데 정점에 닿도록 외부로부터 상기 벨자의 윗부분을 수직관통하도록 설치되는 막대형태의 RF 피드 스루우; 및
    상기 벨자의 외측에 있는 RF 피드 스루우를 둘러싸도록 설치되는 냉각라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 막대형태의 RF 피드 스루우의 두께가 7 내지 10mm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 막대형태의 RF 피드 스루우의 길이가 90 내지 110 mm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
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