[go: up one dir, main page]

KR100996497B1 - 플라즈마 발생 장치 및 그를 이용한 워크 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 발생 장치 및 그를 이용한 워크 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100996497B1
KR100996497B1 KR1020080041219A KR20080041219A KR100996497B1 KR 100996497 B1 KR100996497 B1 KR 100996497B1 KR 1020080041219 A KR1020080041219 A KR 1020080041219A KR 20080041219 A KR20080041219 A KR 20080041219A KR 100996497 B1 KR100996497 B1 KR 100996497B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
plasma generating
nozzle
waveguide
cover member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020080041219A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080105994A (ko
Inventor
마사아키 미케
히로후미 만카와
시게루 마수다
히로후미 하야시
Original Assignee
사이안 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사이안 가부시키가이샤 filed Critical 사이안 가부시키가이샤
Publication of KR20080105994A publication Critical patent/KR20080105994A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100996497B1 publication Critical patent/KR100996497B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure
    • H01J37/32825—Working under atmospheric pressure or higher
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)

Abstract

플라즈마 발생 노즐(31)의 선단에 점형태의 분출구를 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구(387)로 변환하는 어댑터(38)를 장착하고, 복수 개의 플라즈마 발생 노즐(31)을 덮는 커버 부재(93)를 더 설치하며, 그 커버 부재(93)와 워크 사이에 협소한 공간을 형성하고, 분출구로부터 분출되어 워크에 부딪쳐서 되돌아온 플라즈마를 다시 되밀어붙여 상기 공간 내에 체류시키도록 한다. 따라서, 넓은 면적의 워크에 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있음과 아울러, 상기 공간에서 플라즈마의 냉각을 억제하여 비교적 긴 시간 플라즈마를 생존시킬 수 있고(소실할 비율이 작아지고), 조사 효율을 높일 수 있다.
Figure R1020080041219
플라즈마, 체류, 워크, 커버, 분출

Description

플라즈마 발생 장치 및 그를 이용한 워크 처리 장치{Plasma generation apparatus and work processing device using that}
본 발명은 기판 등의 피조사 대상물(워크(work))에 대하여 플라즈마를 조사함으로써 상기 피조사 대상물의 표면의 청정화나 개질 등을 도모하는 것이 가능한 플라즈마 발생 장치 및 그를 이용한 워크 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 기판 등의 피조사 대상물(워크)에 대하여 플라즈마를 조사하고, 그 표면의 유기 오염물의 제거, 표면 개질, 식각, 박막 형성 또는 박막 제거 등을 행하는 워크 처리 장치가 알려져 있다. 예컨대 일본 특허 공개 2003-197397호 공보(특허 문헌 1)에는 동심형의 내측 전극과 외측 전극을 갖는 플라즈마 발생 노즐을 이용하여, 두 전극 사이에 고주파의 펄스 전계를 인가함으로써 아크 방전이 아니라 글로 방전을 발생시켜 플라즈마를 발생시키고, 가스 공급원으로부터의 처리 가스를 두 도전체 사이에서 선회시키면서 기단측에서 자유단측으로 향하게 함으로써 고밀도의 플라즈마를 생성하고, 상기 자유단에 부착된 노즐로부터 워크로 조사함으로써 상압하에서 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있는 플라즈마 처리 장치가 개시되어 있다.
전술한 종래 기술의 플라즈마 발생 노즐은 상압하에서 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 발생에 적합한 형상인데, 대면적의 워크나 복수 개의 피처리 워크를 모아 한꺼번에 처리하기에는 적합하지 않다는 문제가 있다. 즉, 전술한 바와 같은 구조의 플라즈마 발생 노즐은 원통 형상이고 분출구는 점이다. 따라서, 대면적의 워크나 복수 개의 워크를 모아 한꺼번에 처리함에 있어서 면에서의 플라즈마 조사를 행할 수는 없다는 문제가 있다.
이에 대하여, 일본 특허 공개 2004-6211호 공보(특허 문헌 2)에는 서로 평행하게 배치한 띠형의 전극 중 일측을 전계 인가 전극으로 하고 타측을 접지 전극으로 하고, 그들 사이의 측부를 에워싸서 형성한 플라즈마 발생 공간 내에 처리 가스를 공급함으로써 플라즈마화된 처리 가스를 발생시키고, 상기 접지 전극의 길이 방향으로 형성한 슬릿형의 분출구로부터 워크로 조사하도록 한 플라즈마 처리 장치가 개시되어 있다. 이 종래 기술에 따르면, 플라즈마가 슬릿형의 분출구로부터 방사되어 선에서의 플라즈마 조사가 가능해진다.
전술한 특허 문헌 2의 종래 기술에서는 플라즈마화된 처리 가스는 비교적 균일하면서 선형으로 조사할 수 있는 가능성이 있지만, 평행 평판의 전극으로 글로 방전시키므로 고전압이 필요해져 고가임과 아울러 방전이 안정되지 않는다는 문제가 있다. 또한 국소적인 아크 방전도 발생하기 쉬우며, 그것을 억제하기 위하여 적어도 일측의 전극에 유전체를 씌우거나 할 필요가 있어 고전압이 필요해진다. 따라서, 플라즈마의 발생에 관해서는 상기 특허 문헌 1이 우수하다 할 것이다.
본 발명의 목적은 점형태의 분출구를 갖는 플라즈마 발생 노즐을 이용하여도 넓은 면적의 피조사 대상물에 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있는 플라즈마 발생 장치 및 그를 이용한 워크 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 플라즈마 발생 장치는, 플라즈마를 분출하는 플라즈마 발생 노즐과, 상기 플라즈마 발생 노즐의 분출구의 주위에 상기 플라즈마 발생 노즐의 선단면보다 넓은 연속면을 형성하는 커버 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 기판의 개질 등 피조사 대상물의 처리 등에 사용할 수 있는 플라즈마 발생 장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생 노즐은 예컨대 동심형으로 배치되는 내측 전극과 외측 전극 사이에 글로 방전을 발생시켜 플라즈마를 발생시키고, 그들 사이에 처리 가스를 공급함으로써 환형의 분출구로부터 플라즈마화된 가스를 방사하는 구조와 같이 플라즈마 발생에 적합한 형상으로 구성되므로, 그 플라즈마 발생 노즐의 선단에 커버 부재를 설치하고, 그 커버 부재에 의해 플라즈마의 방산을 억제한다. 구체적으로는, 판상체에 상기 플라즈마 발생 노즐의 분출구가 노출되는 개구를 형성하여 상기 커버 부재를 구성하고, 원통형 등으로 형성되는 상기 플라즈마 발생 노즐을 덮도록 이 커버 부재를 부착함으로써 상기 플라즈마 발생 노즐의 분출구의 주위로부터 상기 플라즈마 발생 노즐의 선단면보다 넓은 평탄 또는 곡면 등의 연속면을 형성시킨다.
따라서, 상기 커버 부재와 상기 피조사 대상물 사이에는 협소한 공간이 형성되고, 상기 분출구로부터 분출되어 상기 피조사 대상물에 부딪쳐서 되돌아온 플라즈마는 다시 되밀어붙여져서 상기 공간 내에 체류시킬 수 있다. 이에 따라, 점형태의 분출구를 갖는 저비용이면서 제어가 용이한 소직경의 플라즈마 발생 노즐을 이용하여도 넓은 면적의 피조사 대상물에 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있음과 아울러, 상기 협소한 공간에서 플라즈마의 냉각을 억제하여 비교적 긴 시간 플라즈마를 생존시킬 수 있고(소실할 비율이 작아지고), 조사 효율을 높일 수 있다.
따라서, 점형태의 분출구를 갖는 저비용이면서 제어가 용이한 소직경의 플라즈마 발생 노즐을 이용하여도 넓은 면적의 워크에 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있는 워크 처리 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 발생 장치는, 이상과 같이, 기판의 개질 등 피조사 대상물의 처리 등에 사용할 수 있는 플라즈마 발생 장치에 있어서, 플라즈마 발생 노즐의 선단에 커버 부재를 설치하고, 그 커버 부재와 피조사 대상물 사이에 협소한 공간을 형성하고, 분출구로부터 분출되어 상기 피조사 대상물에 부딪쳐서 되돌아온 플라즈마를 다시 되밀어붙여 상기 공간 내에 체류시키도록 한다.
따라서, 점형태의 분출구를 갖는 저비용이면서 제어가 용이한 소직경의 플라즈마 발생 노즐을 이용하여도 넓은 면적의 워크에 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있음과 아울러, 상기 협소한 공간에서 플라즈마의 냉각을 억제하여 비교적 긴 시간 플라즈마를 생존시킬 수 있고(소실할 비율이 작아지고), 조사 효율을 높일 수 있 다.
또한, 본 발명의 워크 처리 장치는, 이상과 같이, 상기한 플라즈마 발생 장치에 소정의 반송 방향으로 워크를 반송하는 반송 수단을 구비하여 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 워크 처리 장치(S)의 전체 구성을 도시한 사시도이다. 이 워크 처리 장치(S)는, 플라즈마를 발생하고, 피조사 대상물인 워크(W)에 상기 플라즈마를 조사하는 플라즈마 발생 유닛(PU)(플라즈마 발생 장치)과, 워크(W)를 상기 플라즈마의 조사 영역을 경유하는 소정의 루트로 반송하는 반송 수단(C)을 구비하여 구성되어 있다. 도 2는 도 1과 시선 방향을 다르게 한 플라즈마 발생 유닛(PU)의 분해 사시도, 도 3은 일부 투시 측면도이다. 또한, 도 1∼도 3에 있어서, X-X 방향을 전후 방향, Y-Y 방향을 좌우 방향, Z-Z 방향을 상하 방향이라 하고, -X 방향을 전방향, +X 방향을 후방향, -Y방향을 좌방향, +Y 방향을 우방향, -Z방향을 하방향, +Z방향을 상방향이라 하여 설명한다.
플라즈마 발생 유닛(PU)은 마이크로파를 이용하여 상온 상압에서의 플라즈마 발생이 가능한 유닛으로서, 대략적으로 마이크로파를 전파시키는 도파관(10), 이 도파관(10)의 일단측(좌측)에 배치되어 소정 파장의 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생 장치(20), 도파관(10)에 설치된 플라즈마 발생부(30), 도파관(10)의 타단측(우측)에 배치되어 마이크로파를 반사시키는 슬라이딩 쇼트(40), 도파관(10)에 방출된 마이크로파 중 반사 마이크로파가 마이크로파 발생 장치(20)로 되돌아오지 않도록 분리하는 서큘레이터(50), 서큘레이터(50)에서 분리된 반사 마이크로파를 흡수하는 더미 로드(60) 및 도파관(10)과 플라즈마 발생 노즐(31)간 임피던스 정합을 도모하는 스터브 튜너(70)를 구비하여 구성되어 있다. 또한 반송 수단(C)은 도시 생략한 구동 수단에 의해 회전 구동되는 반송 롤러(80)를 포함하여 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는 평판형의 워크(W)가 반송 수단(C)에 의해 반송되는 예를 나타내고 있다.
도파관(10)은 알루미늄 등의 비자성 금속으로 이루어지며, 단면 사각형의 긴 관형을 이루며, 마이크로파 발생 장치(20)에 의해 발생된 마이크로파를 플라즈마 발생부(30)를 향하여 그 길이 방향으로 전파시키는 것이다. 도파관(10)은 분할된 복수 개의 도파관 피스가 서로의 플랜지부끼리로 연결된 연결체로 구성되어 있으며, 일단측부터 순서대로 마이크로파 발생 장치(20)가 탑재되는 제1 도파관 피스(11), 스터브 튜너(70)가 조립 장착되는 제2 도파관 피스(12) 및 플라즈마 발생부(30)가 설치되어 있는 제3 도파관 피스(13)가 연결되어 이루어진다. 또한, 제1 도파관 피스(11)와 제2 도파관 피스(12) 사이에는 서큘레이터(50)가 개재되고, 제3 도파관 피스(13)의 타단측에는 슬라이딩 쇼트(40)가 연결되어 있다.
또한, 제1 도파관 피스(11), 제2 도파관 피스(12) 및 제3 도파관 피스(13)는 각각 금속 평판으로 이루어지는 상면판, 하면판 및 2장의 측면판을 이용하여 각통형으로 조립되며, 그 양단에 플랜지판이 부착되어 구성되어 있다. 또한, 이러한 평판의 조립에 의하지 않고, 압출 성형이나 판형 부재의 절곡 가공 등에 의해 형성된 사각형 도파관 피스 또는 비분할형의 도파관을 사용하도록 할 수도 있다. 또한 비자성 금속에 한정되지 않으며, 도파 작용을 갖는 각종 부재로 도파관을 구성할 수 있다.
마이크로파 발생 장치(20)는, 예컨대 2.45GHz의 마이크로파를 발생하는 마그네트론 등의 마이크로파 발생원을 구비하는 장치 본체부(21)와, 장치 본체부(21)에서 발생된 마이크로파를 도파관(10)의 내부로 방출하는 마이크로파 송신 안테나(22)를 구비하여 구성되어 있다. 본 실시 형태에 따른 플라즈마 발생 유닛(PU)에서는, 예컨대 1W∼3kW의 마이크로파 에너지를 출력할 수 있는 연속 가변형의 마이크로파 발생 장치(20)가 적합하게 사용된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 마이크로파 발생 장치(20)는, 장치 본체부(21)로부터 마이크로파 송신 안테나(22)가 돌출 설치된 형태의 것이며, 제1 도파관 피스(11)에 올려지는 태양으로 고정되어 있다. 구체적으로는, 장치 본체부(21)가 제1 도파관 피스(11)의 상면판(11U)에 올려지고, 마이크로파 송신 안테나(22)가 상면판(11U)에 뚫린 관통구멍(111)을 통하여 제1 도파관 피스(11) 내부의 도파 공간(110)으로 돌출하는 태양으로 고정되어 있다. 이와 같이 구성됨으로써 마이크로파 송신 안테나(22)로부터 방출된 예컨대 2.45GHz의 마이크로파는 도파관(10)에 의해 그 일단측(좌측)으로부터 타단측(우측)을 향하여 전파된다.
플라즈마 발생부(30)는 제3 도파관 피스(13)의 하면판(13B)(워크(W)와의 대향면)에 마이크로파의 전파 방향(좌우 방향)으로 서로 간격을 두고 배열된 복수 개의 플라즈마 발생 노즐(31)을 구비하여 구성되어 있다. 이 플라즈마 발생부(30)의 폭, 즉 6개의 플라즈마 발생 노즐(31)의 좌우 방향의 배열 폭은 평판형 워크(W)의 반송 방향과 직교하는 폭방향의 사이즈(t)와 대략 합치하는 폭으로 되어 있다. 이 에 따라 워크(W)를 반송 롤러(80)로 반송하면서 워크(W)의 전체 표면(하면판(13B)과 대향하는 면)에 대하여 플라즈마 처리를 행할 수 있도록 되어 있다. 또한, 플라즈마 발생 노즐(31)의 배열 간격은 도파관(10) 내를 전파시키는 마이크로파의 파장(λG)에 따라 정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 파장(λG)의 1/2 피치, 1/4 피치로 플라즈마 발생 노즐(31)을 배열하는 것이 바람직하고, 2.45GHz의 마이크로파를 이용하는 경우에는 λG=230mm이므로, 115mm(λG/2) 피치 혹은 57.5mm(λG/4) 피치로 플라즈마 발생 노즐(31)을 배열하면 된다.
슬라이딩 쇼트(40)는 각각의 플라즈마 발생 노즐(31)에 구비되어 있는 중심 도전체(32)와 도파관(10)의 내부를 전파되는 마이크로파와의 결합 상태를 최적화하기 위하여 구비되어 있는 것으로, 마이크로파의 반사 위치를 변화시켜 정재파 패턴을 조정 가능하게 하기 위하여 제3 도파관 피스(13)의 우측 단부에 연결되어 있다. 따라서, 정재파를 이용하지 않는 경우에는, 해당 슬라이딩 쇼트(40) 대신 전파 흡수 작용을 갖는 더미 로드가 부착된다. 이 슬라이딩 쇼트(40)는 예컨대 내부에 원기둥형의 반사 블록(42)을 구비하여 이루어지며, 그 반사 블록(42)을 좌우 방향으로 슬라이딩시킴으로써 도파관(10) 내에서의 정재파 패턴을 최적화할 수 있다.
서큘레이터(50)는, 예컨대 페라이트 기둥을 내장하는 도파관형의 3포트 서큘레이터로 이루어지며, 일단은 플라즈마 발생부(30)를 향하여 전파된 마이크로파 중 플라즈마 발생부(30)에서 전력 소비되지 않고 되돌아 온 반사 마이크로파를 마이크로파 발생 장치(20)로 되돌리지 않고 더미 로드(60)를 향하게 하는 것이다. 이러한 서큘레이터(50)를 배치함으로써 마이크로파 발생 장치(20)가 반사 마이크로파에 의해 과열 상태가 되는 것이 방지된다.
더미 로드(60)는 전술한 반사 마이크로파를 흡수하여 열로 변환하는 수냉형(공냉형일 수도 있음)의 전파 흡수체이다. 이 더미 로드(60)에는 냉각수를 내부에 유통시키기 위한 냉각수 유통구(61)가 설치되어 있으며, 반사 마이크로파를 열 변환함으로써 발생한 열이 상기 냉각수로 열교환되도록 되어 있다.
스터브 튜너(70)는 도파관(10)과 플라즈마 발생 노즐(31)간 임피던스 정합을 도모하기 위한 것으로서, 제2 도파관 피스(12)의 상면판(12U)에 소정 간격을 두고 직렬 배치된 3개의 스터브 튜너 유닛(70A∼70C)을 구비하고 있다. 3개의 스터브 튜너 유닛(70A∼70C)은 동일 구조를 구비하고 있으며, 도 3에서 도시한 바와 같이 제2 도파관 피스(12)의 도파 공간(120)에 돌출하는 스터브(71)를 상하 방향으로 출몰 동작시킴으로써 중심 도전체(32)에 의한 소비 전력이 최대, 즉 반사 마이크로파를 최소로 하여 플라즈마 점화를 발생하기 쉽게 하는 것이다.
반송 수단(C)은 소정의 반송로를 따라 배치된 복수 개의 반송 롤러(80)를 구비하며, 도시 생략한 구동 수단에 의해 반송 롤러(80)가 구동됨으로써 워크(W)를 상기 플라즈마 발생부(30)를 경유하여 반송시키는 것이다. 여기서, 상기 워크(W)로는 플라즈마 디스플레이 패널이나 반도체 기판과 같은 평판형 기판, 전자 부품이 실장된 회로 기판 등을 예시할 수 있다. 또한 평판형 형상이 아닌 부품이나 조립 부품 등도 처리 대상으로 할 수 있으며, 이 경우에는 반송 롤러 대신 벨트 컨베이어 등을 채용하면 된다.
그리고, 상기 각 플라즈마 발생 노즐(31)의 선단에는 어댑터(38)가 장착되어 있다. 도 4는 플라즈마 발생 노즐(31) 주위를 확대하여 도시한 도파관(10)의 축선과 직교 방향의 단면도이고, 도 5는 어댑터(38)의 분해 사시도이다. 플라즈마 발생 노즐(31)은 중심 도전체(32)(내측 전극), 노즐 본체(33)(외측 전극), 유지 부재(35) 및 광센서(36)를 포함하여 구성되어 있다.
중심 도전체(32)는 구리, 알루미늄, 놋쇠 등의 도전성이 양호한 금속으로 구성되며, φ1∼5mm 정도의 막대형 부재로 이루어지고, 그 상단부(321)의 측이 제3 도파관 피스(13)의 하면판(13B)을 관통하여 도파 공간(130)에 소정 길이만큼 돌출(이 돌출 부분을 수신 안테나부(320)라고 함)하는 한편, 하단부(322)가 노즐 본체(33)의 선단면(331)과 대략 동일면이 되도록 상하 방향으로 배치되어 있다. 이 중심 도전체(32)에는 수신 안테나부(320)가 도파관(10) 내를 전파하는 마이크로파를 수신함으로써 마이크로파 에너지(마이크로파 전력)가 주어지도록 되어 있다. 해당 중심 도전체(32)는 유지 부재(35)에 의해 노즐 본체(33)의 중심에 유지되어 있다. 또한, 해당 유지 부재(35)는 마이크로파를 투과하는 재질로 구성되며, 바람직하게는 테플론(등록상표)이나 폴리프로필렌 등의 내열성 수지 재료 또는 세라믹 등과 같이 절연성을 가지며 저유전율의 재료로 이루어진다.
노즐 본체(33)는 제3 도파관 피스(13)(도파관(10))에 전기적으로 접속되는 도전성이 양호한 금속으로 구성되며, 중심 도전체(32)의 주위에 배치된 외부 도전체로서 기능하는 것으로서, 중심 도전체(32)를 수납하는 통형 공간(332)을 갖는 통형체이다. 상기 통형 공간(332)에 연속되는 대직경의 수납 공간(333)에 상기 중심 도전체(32)를 유지하는 원통형의 상기 유지 부재(34)가 끼워져들어감으로써 상기 중심 도전체(32)는 소정의 환형 공간(H)(절연 간격)이 주위에 확보된 상태에서 통형 공간(332)의 중심축 상에 배치되게 된다. 상기 환형 공간(H)은 상기 노즐 본체(33)에 뚫린 도시하지 않은 연통 구멍을 통하여 관이음(334)에 연통되어 있으며, 도시하지 않은 처리 가스 공급원으로부터의 처리 가스가 공급되면, 그 처리 가스는 상기 환형 공간(H) 내(중심 도전체(32)의 주위)를 선회하여 분출구(335)로부터 분출된다.
플라즈마 발생 노즐(31)은 상기와 같이 구성되어 있는 결과, 노즐 본체(33) 및 제3 도파관 피스(13)(도파관(10))는 도통 상태(동전위)로 되어 있는 한편, 중심 도전체(32)는 절연성의 유지 부재(35)로 지지되어 있으므로, 이들 부재와 전기적으로 절연되어 있다. 따라서, 도파관(10)이 접지 전위로 된 상태에서, 중심 도전체(32)의 수신 안테나부(320)에서 마이크로파가 수신되고 중심 도전체(32)에 마이크로파 전력이 급전되면, 그 하단부(322) 및 노즐 본체(33)의 선단면(331)의 근방에 전계 집중부가 형성되게 된다.
이러한 상태에서, 관이음(334)으로부터 예컨대 산소 가스나 공기와 같은 산소계의 처리 가스가 환형 공간(H)으로 공급되면, 상기 마이크로파 전력에 의해 처리 가스가 여기되어 중심 도전체(32)의 하단부(322) 부근에 있어서 플라즈마(전리 기체)가 발생한다. 이 플라즈마는 전자 온도가 수 만도인데, 가스 온도는 외계 온도에 가까운 반응성 플라즈마(중성 분자가 나타내는 가스 온도에 비하여 전자가 나타내는 전자 온도가 매우 높은 상태의 플라즈마)로서, 상압하에서 발생하는 플라즈 마이다.
이와 같이 하여 플라즈마화된 처리 가스는 관이음(334)으로부터 제공되는 가스 흐름에 의해 플룸으로서 노즐 본체(33)의 선단면(331)으로부터 방사된다. 이 플룸에는 라디칼이 포함되며, 예컨대 처리 가스로서 산소계 가스를 사용하면 산소 라디칼이 생성되게 되어 유기물의 분해 및 제거 작용, 레지스트 제거 작용 등을 갖는 플룸으로 할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 플라즈마 발생 유닛(PU)에서는 플라즈마 발생 노즐(31)이 복수 개 배열되어 있으므로 좌우 방향으로 연장되는 라인형의 플룸을 발생시키는 것이 가능해진다.
또한, 처리 가스로서 아르곤 가스와 같은 불활성 가스나 질소 가스를 사용하면, 각종 기판의 표면 클리닝이나 표면 개질을 행할 수 있다. 또한 불소를 함유하는 화합물 가스를 사용하면 기판 표면을 발수성 표면으로 개질할 수 있고, 친수기를 포함하는 화합물 가스를 사용함으로써 기판 표면을 친수성 표면으로 개질할 수 있다. 더욱이, 금속 원소를 포함하는 화합물 가스를 사용하면, 기판 상에 금속 박막층을 형성할 수 있다.
상기 분출구(335)에는 발생한 플라즈마에 의한 상기 노즐 본체(33)의 선단면(331)의 부식을 방지하기 위하여, 유리 등으로 이루어지는 보호관(336)이 끼워져들어가 있다. 또한 상기 환형 공간(H)을 향하여 상기 노즐 본체(33)의 외부로부터 부착 구멍(337)이 뚫려 있으며, 그 부착 구멍(337) 내에는 플라즈마가 점등되어 있는지 여부를 검지하기 위한 광센서(36)가 끼워져들어가 있다.
상기 어댑터(38)는 대략적으로 상기 노즐 본체(33)의 선단면(331)에 형성된 안내 돌조(환형 돌기부)(338)가 끼워져들어가는 부착부(381)와, 상기 부착부(381)의 선단으로부터 수평 방향으로 연장되는 플라즈마 챔버(382)와, 상기 플라즈마 챔버(382)에 씌워지는 한 쌍의 슬릿판(383, 384)을 구비하여 구성된다. 상기 부착부(381)로부터 플라즈마 챔버(382)는 절삭 또는 주조에 의해 이루어지며, 일체로 형성되어 있다. 슬릿판(383, 384)은 절삭이나 펀칭에 의해 형성되어 있다.
상기 부착부(381)는 각통형으로 형성되며, 상단측의 오목부(388)에 상기 안내 돌조(338)가 끼워져들어가고, 상기 부착부(381) 측으로부터 상기 노즐 본체(33)의 선단면(331)에 형성된 나사구멍(339)을 향하여 부착 비스(385)가 나사 장착됨으로써 노즐 본체(33)에 부착된다. 또한 슬릿판(383, 384)은 복수 개의 접시 비스(386)에 의해 플라즈마 챔버(382)의 바닥면에 부착된다.
상기 플라즈마 챔버(382)는 상기 부착부(381)의 하단으로부터 서로 이반 방향으로 연장되는 한 쌍의 챔버부(3821, 3822)로 이루어지고, 그 챔버부(3821, 3822)에 걸쳐 상방으로 오목해지는 긴 폭으로 이루어진 직선형의 오목홈(3823)이 연통되어 형성되어 있고, 그 오목홈(3823)의 대략 중앙부가 상기 부착부(381)의 내주부에 연통된 대직경의 개구부(3824)로 되어 있다.
이와 같이 형성되는 오목홈(3823) 상에 상기 슬릿판(383, 384)이 끼워져들어감으로써 상기 슬릿판(383, 384) 및 챔버부(3821, 3822)로 에워싸인 공간이 챔버가 되고, 상기 노즐 본체(33)의 통형 공간(332)으로부터 방사된 플라즈마 처리된 가스는 부착부(381)로부터 개구부(3824)를 거쳐 오목홈(3823) 내를 전파하여 상기 슬릿판(383, 384) 사이의 분출구(387)로부터 띠형으로 방사된다. 상기 분출구(387)의 폭(W0)은 상기 노즐 본체(33)의 통형 공간(332)의 지름(φ)보다 충분히 크며, 예컨대 φ=5mm에 대하여 W0=70mm이다.
따라서, 상기한 동심형으로 배치되는 내측 전극인 중심 도전체(32)와 외측 전극인 노즐 본체(33) 사이에 글로 방전을 발생시켜 플라즈마를 발생시키고, 그들 사이에 처리 가스를 공급함으로써 환형의 분출구(335)로부터 상압하에서 플라즈마화된 가스를 방사하는 플라즈마 발생 노즐(31)에서는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 폭이 넓은 워크(W)의 원하는 조사 위치(P)에 플라즈마 조사하는 경우, 참조 부호 L1로 나타낸 바와 같이 분출구(335)로부터 직접 도달하는 경우에는 그 행로(L1)의 대부분에서 플라즈마가 냉각되어 소멸할 비율이 높아진다. 이에 대하여 상기 환형의 분출구(335)를 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구(387)로 변환하는 이 어댑터(38)를 장착함으로써 상기 조사 위치(P)까지 동일한 행로 길이라 하더라도 고온이 되는 상기 어댑터(38) 내를 통과하는 행로(L21)에서는 플라즈마가 잘 냉각되지 않아 조사 위치(P) 바로 근방의 개구 부분에서 나와 실제로 조사 위치에 도달할 때까지의 약간의 행로(L22)에서만 냉각되게 되어 조사 위치(P)가 노즐 본체(33)에서 떨어져 있어도 플라즈마가 소실할 비율이 작아진다. 이에 따라, 무턱대고 큰 플라즈마 발생 노즐을 사용하지 않고 저비용이면서 제어가 용이한 소직경의 플라즈마 발생 노즐(31)을 사용하여도 폭이 넓은 워크(W)에 대하여 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있다.
또한, 상기 어댑터(38)는 상기 도 4나 도 5 등에서도 도시한 바와 같이, 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구(387)는 외방을 향함에 따라 개구 면적이 단계적으로 확대 형성되어 있다(도 4 및 도 5의 예에서는 상기 통형 공간(332)으로부터의 플라즈마 흐름을 직접 받는 개구부(3824)의 바로 아래 부분(3871)에서는 좁은 폭(W1), 예컨대 0.3mm로 형성되고, 그 이외의 부분(3872)에서는 넓은 폭(W2), 예컨대 0.5mm로 형성됨.).
이 분출구(387)의 형상은 외방을 향함에 따라 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구의 개구 폭이 연속적으로 확대 형성될 수도 있고, 길이 방향으로 배치된 스폿 개구의 지름이 순차적으로 확대 형성될 수도 있으며, 길이 방향으로 배치된 스폿 개구의 수가 순차적으로 증가하도록 형성될 수도 있고, 개구 면적이 연속적 또는 단계적으로 확대 형성되어 있으면 된다.
이와 같이 구성함으로써 상기한 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구(387)에 있어서 외방을 향함에 따라 상기 플라즈마의 기세(분출의 압력, 즉 유속(단위 시간 당 유량))가 약해지고, 또한 온도도 저하하므로, 상기 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구(387)가 단순히 일정한 폭으로 형성되어 있는 것이 아니라, 전술한 바와 같이 개구 면적이 단계적 또는 연속적으로 확대 형성됨으로써 상기 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구(387)의 외방측일수록 분출되는 플라즈마의 양이 많아져 상기 폭이 넓은 워크(W)에 대하여 보다 훨씬 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있다. 또한, 슬릿판(383, 384)은 서로 일체로 형성될 수도 있고, 또한 일측의 측면에 폭의 다른 상기 부분(3871, 3872)을 형성하기 위한 단차를 설치하고, 타측의 측면은 평면으로 될 수도 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 플라즈마 발생 유닛(PU)에 있어서, 먼저 주목할 것은, 복수 개의 플라즈마 발생 노즐(31) 사이에 냉각수 유로가 되는 냉각 배관(91)이 배선되어 있는 것이다. 도 2의 예에서는, 6개의 플라즈마 발생 노즐(31)을 2개의 그룹으로 나누어, 상기 냉각 배관(91)이 배선되어 있다. 또한 도 1 및 도 2의 예에서는 상기 냉각 배관(91)을 흐르는 냉각수는 더미 로드(60)의 냉각수 유통구(61)에서 흘러나온 것이며, 도시하지 않은 펌프 등의 냉각수 공급원으로부터 상기 더미 로드(60) 및 이 플라즈마 발생 노즐(31)을 거쳐 도시하지 않은 방열기를 통하여 상기 펌프로 순환하도록 되어 있다. 상기 냉각 배관(91)은 전체를 일괄적으로 배선할 수도 있고, 복수 개의 플라즈마 발생 노즐(31) 사이에 공통적으로 배선되어 있으면 된다. 또한 도 1 및 도 2의 예에서는 상기 냉각 배관(91)은 노즐 본체(33)의 전후 양측에 배선되어 있지만, 플라즈마 발생 노즐(31)에서 수신되는 마이크로파 전력의 크기 또는 처리 가스의 관로나 전기 배선 등의 배선 상태 등에 따라서는 한쪽에만 배선될 수도 있다.
이와 같이 구성함으로써 플라즈마 발생 노즐(31)이 복수 개 나란히 설치되는 경우에, 플라즈마의 발생에 의해 고온이 되는 상기 플라즈마 발생 노즐(31)을 펌프 등으로부터의 냉각수 유로의 배선이 번잡해지지 않고 냉각을 행할 수 있고, 상기 플라즈마 발생 노즐(31) 근방에 설치되는 상기 광센서(36) 등의 센서 및 그와 관련된 전자 회로 기판(361) 등을 보호할 수 있고, 센서 고장 등을 억제할 수 있다. 상기 센서 등에 관한 전기 배선이나 상기 전자 회로 기판(361) 등은 플라즈마 발생 노즐(31)에 부착되는 브래킷(362)에 지지되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 플라즈마 발생 유닛(PU)에서는, 상기 플라즈마 발생 노즐(31)이 내측 전극인 중심 도전체(32)와 외측 전극인 노즐 본체(33)가 동심형으로 배치되어 구성됨에 있어서, 그대로의 상태에서는 동심형의 상기 플라즈마 발생 노즐(31)에 대하여 상기 냉각 배관(91)은 점(상기 냉각 배관(91)이 원통인 경우) 또는 선(상기 냉각 배관(91)이 각통인 경우)으로만 접촉하는 데 반해, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이 노즐 본체(33)의 외주면을 깎아내어 상기 냉각 배관(91)에 대응한 오목부(340)가 형성되어 있다. 도 7은 플라즈마 발생 노즐(31)의 분해 사시도이고, 도 8은 그 일부분을 확대하여 다른 각도에서 본 분해 사시도이다. 여기서, 전술한 도 2에서는 이해하기 쉽게 하기 위하여 플라즈마 발생 노즐(31)을 간략화하여 도시하였다. 따라서, 상기 오목부(340)에 상기 냉각 배관(91)을 끼워넣음으로써 상기 냉각 배관(91)과 플라즈마 발생 노즐(31)간 접촉면적을 늘릴 수 있고, 냉각 효율을 훨씬 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 플라즈마 발생 유닛(PU)에서는, 상기 오목부(340)와 냉각 배관(91) 사이에 열전도성이 양호한 탄성체(92)가 개재되어 있다. 따라서, 상기 플라즈마 발생 노즐(31)과 냉각 배관(91) 사이의 열전도성을 훨씬 높일 수 있고, 냉각 효율을 훨씬 높일 수 있다. 특히, 수평으로 배선되어 있는 상기 냉각 배관(91)에 있어서, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이 각 플라즈마 발생 노즐(31)의 부분에서 유지 고정하면, 상기 냉각 배관(91)은 고정되어 있는 곳의 양측에서 자중에 의해 휘어 플라즈마 발생 노즐과의 사이에서 빈틈이 발생하기 쉬워지는 데 반해, 상기 탄성체(92)를 개재함으로써 그러한 빈틈을 없앨 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 플라즈마 발생 유닛(PU)에서는 상기 냉각 배관(91)은 유지 부재(341)에 의해 상기 오목부(340)에 밀착된다. 도 7의 예에서는 유지 부재(341)에는 노즐 본체(33)와 마찬가지로, 상기 오목부(340)와 동일한 원호형 단면을 갖는 오목부(342)가 형성되어 있고, 상기 유지 부재(341)가 비스(343)에 의해 노즐 본체(33)에 나사 장착됨으로써 상기 오목부(340, 342) 사이에 상기 탄성체(92)가 감겨 장착된 냉각 배관(91)을 밀착하여 유지할 수 있다. 유지 부재(341)는 냉각 배관(91)을 노즐 본체(33) 측에 밀어붙일 수 있다면 예컨대 판 등의 어떠한 구조가 사용될 수도 있으나, 냉각 배관(91)의 외주면에 밀착하는 상기 오목부(342)를 가짐으로써 노즐 본체(33)의 열이 일단 이 유지 부재(341)에 전파된 후, 냉각 배관(91)에 전파됨으로써 노즐 본체(33)의 냉각 배관(91)에 대한 접촉 면적을 실질적으로 증가시켜 열전도성(냉각 효율)을 훨씬 높일 수 있다. 이에 따라 포토다이오드 등으로 이루어지는 열에 약한 상기 광센서(36)를 비롯하여 전자 회로 기판(361) 등의 온도 보호를 보다 확실하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 플라즈마 발생 유닛(PU)에서는, 상기 유지 부재(341)를 이용하여 냉각 배관(91)을 노즐 본체(33)에 밀착시킴에 있어서, 상기 유지 부재(341)를 제3 도파관 피스(13)에 나사 멈춤하면 마이크로파의 전파에 의한 도파관(10)의 열팽창 등에 의해 냉각 배관(91)과 오목부(340, 342) 사이에 덜컥거림이 발생하거나 하여 열전도성이 저하할 가능성이 있는 데 반해, 상기 유지 부재(341)를 노즐 본체(33)에 나사 멈춤함으로써 그러한 문제를 없애 상기 열전도성을 높이고 냉각 효율을 높일 수 있다. 또한 노즐 본체(33)와 제3 도파관 피스(13) 사이의 접합에 영향을 주지도 않는다.
또한 주목할 것은, 전술한 바와 같이 구성되는 플라즈마 발생 유닛(PU)에 있어서, 상기 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이 노즐 본체(33)와 제3 도파관 피스(13)와의 접합 부분에 도전성을 갖는 탄성 부재(37)가 개재되는 것이다. 도 4도 아울러 참조하여, 구체적으로는, 외측 전극인 노즐 본체(33)의 기단부에는 제3 도파관 피스(13)에의 부착을 위하여 평판의 브래킷(344)이 부착되어 있고, 그 중앙부에는 상기 유지 부재(35)에 유지된 중심 도전체(32)가 헐겁게 삽입되어 상기 수납 공간(333)에 연속되는 개구(345)가 형성되어 있다. 또한 상기 브래킷(344)의 중앙부는 마이크로파의 누설 방지를 위하여, 그리고 상기 노즐 본체(33)의 위치 결정을 위하여 한 단(一段) 융기한 융기부(346)가 형성되어 있고, 그 융기부(346)에 있어서 상기 개구(345)의 주위에는 환형의 오목홈(347)이 형성되어 있다.
이에 대응하여, 상기 제3 도파관 피스(13)의 상기 하면판(13B)에는 상기 개구(345)에 연통하여 상기 유지 부재(35)에 유지된 중심 도전체(32)가 헐겁게 삽입되는 개구(131)가 형성되어 있고, 그 개구(131)의 주위에는 상기 융기부(346)에 대응하여 오목부(132)가 형성되어 있고, 그 오목부(132)에 있어서 상기 개구(131)의 주위에는 상기 오목홈(347)에 대응하여 그 깊이보다 낮은 환형의 돌조(환형 돌기부)(133)가 형성되어 있다.
따라서, 상기 오목홈(347) 내에 상기 탄성 부재(37)를 끼워넣은 후, 융기부(346)가 오목부(132)에 끼워져들어가도록 위치 맞춤을 행하면, 돌조(133)도 오목홈(347)에 끼워져들어간다. 그리고, 상기 브래킷(344)의 가장자리 부분에 형성된 나사 구멍(348)을 삽입 관통한 비스(349)를 상기 하면판(13B)에 형성한 나사 구멍(134)에 나사 장착함으로써 상기 탄성 부재(37)는 상기 돌조(133)의 천장면과 오목홈(347)의 바닥면 사이에 개재된다.
한편, 도 7 및 도 8의 예에서는 상기 탄성 부재(37)는 코일 스프링이 환형으 로 연결된 O링에 의해 형성되어 있다. 이러한 구조의 탄성 부재(37)의 경우, 상기 비스(349)를 나사 구멍(134)에 나사 장착해 가면, 예컨대 도 9a에서 도시한 바와 같이 반경 방향으로 탄성 변형(찌그러짐)하거나 도 9b에서 도시한 바와 같이 상기 코일 스프링의 감김각(θ)이 커지거나(코일스프링이 쓰러짐) 그들의 조합과 같은 변형을 발생시킨다. 또한 도 9a 및 도 9b의 단면을 도 7에 있어서 절단면선(a-a 및 b-b)에서 각각 도시하였다.
이와 같이 구성함으로써 장기간의 운전에 의해, 운전에 의한 열팽창에 의해, 혹은 도파관(10)이나 플라즈마 발생 노즐(31)의 공차 등에 대해서도 그들 사이에 개재된 탄성 부재(37)에 의해 전기적인 접촉(접합)을 안정시킬 수 있다. 이에 따라 상기 플라즈마 발생 노즐(31)의 전극인 중심 도전체(32)에서 픽업한 마이크로파 전력이 확실하게 노즐 본체(33)에 흐르게 되어 플라즈마를 안정시킬 수 있음과 아울러, 접합부에서의 반사가 억제되어 도파관(10) 내에서의 플라즈마 점등이나 상기 접합부의 용해를 억제할 수 있다. 또한 플라즈마 발생 노즐(31) 사이에서의 특성(플라즈마의 점화하기 쉬움 등)의 불균일을 억제할 수도 있다.
또한, 상기와 같은 코일 스프링이 환형으로 연결되고, 신축에 의해 위치 결정이 어려운 O링을 상기 탄성 부재(37)로서 사용함에 있어서, 상기 오목홈(347) 및 거기에 끼워져들어가는 돌조(133)를 형성해 둠으로써 상기 도파관(10)에 플라즈마 발생 노즐(31)을 부착함에 있어서 상기 오목홈(347) 내에 O링을 끼워넣는 것만으로 용이하게 위치 결정을 행할 수 있다. 또한, 상기 오목홈(347)을 하면판(13B)에, 돌조(133)를 노즐 본체(33)에 형성할 수도 있는데, 도 1∼3에서 도시한 바와 같이 도 파관(10)의 하방에 플라즈마 발생 노즐(31)이 부착되는 구조에서는, 도 7이나 도 8에서 도시한 바와 같이 노즐 본체(33)측에 오목홈(347)을, 하면판(13B)측에 돌조(133)를 형성하는 것이 O링이 잘 빠지지 않는다. 또한 돌조(133)는 반드시 필요한 것은 아니며, 오목홈(347)이 O링의 변형에 대하여 탈락을 방지할 수 있을 정도의 깊이를 가지고 있으면, 평탄면과 이 오목홈(347)에 의해 O링을 변형시키도록 할 수도 있다.
또한, 주목해야 할 것은, 전술한 바와 같이 구성되는 플라즈마 발생 유닛(PU)에 있어서, 도 10 및 상기 도 4에서 도시한 바와 같이 내측 전극인 상기 중심 도전체(32)를 유지하는 유지 부재(35)의 도파관(10) 내에서의 적어도 일부분은 파지부(351)로서, 제3 도파관 피스(13)에 있어서, 외측 전극인 상기 노즐 본체(33)가 부착되는 하면판(13B)과 반대측의 상면판(13U)에 연장되어 형성되고, 상기 상면판(13U)에는 상기 유지 부재(35)에 유지된 중심 도전체(32)가 헐겁게 삽입될 수 있는 점검구(135)가 형성되어 있는 것이다. 도 10은 상기 유지 부재(35)로부터 점검구(135) 주위를 확대하여 도시한 분해 사시도이다.
도 4 및 도 10의 예에서는, 상기 파지부(351)는 유지 부재(35)와 동일한 절연성을 가지며, 저유전율의 재료로 일체 성형되어 있고, 내부에 상기 중심 도전체(32)를 수용하는 통형상으로 형성되고, 그 통형상의 단부(352)가 상기 점검구(135)를 막는 캡 부재(136)에 의해 눌려져 있다. 따라서, 상기 점검구(135) 부분에는 상기 캡 부재(136)에 대응한 구금(137)이 비스(138)에 의해 상기 상면판(13 U)에 나사 멈춤 고정되어 있고, 환형의 그 구금(137)의 내주면에 형성된 나사 부 분(1371)에 상기 캡 부재(136)의 중앙에 형성된 통부(1361)가 끼워져들어가 외주면에 형성된 나사 부분(1362)이 나사 결합된다.
그리고, 작업자가 상기 파지부(351)를 파지하여, 유지 부재(35) 및 중심 도전체(32)를 상기 점검구(135) 및 구금(137)에 헐겁게 삽입시키고, 상기 유지 부재(35)를 수납 공간(333)에 끼워넣은 후, 상기 통부(1361) 내의 수납 공간(13611)에 상기 파지부(351)의 단부(352)를 끼워넣고, 상기 캡 부재(136)을 구금(137)에 나사 장착함으로써 상기 유지 부재(35)가 수납 공간(333)에 밀려들어간다. 이와 같이 하여 내측 전극인 중심 도전체(32)는 항상 소정의 위치에 세팅됨으로써 방전을 안정시킬 수 있다.
이와 같이 구성함으로써 상기 점검구(135)를 열면 상기 유지 부재(35)에 유지된 중심 도전체(32)가 교환 가능해져, 워크(W)측에서 교환을 행하는 경우에 비하여 플라즈마 발생 노즐(31)이 부착된 제3 도파관 피스(13)를 제거하거나 할 필요 없이 매우 용이하게 교환을 행할 수 있다. 또한 작업자는 상기 유지 부재(35)의 연장된 파지부(351)를 파지하여, 중심 도전체(32)에 손이나 공구로 접촉하지 않고 상기 중심 도전체(32)를 교환할 수 있고, 상기 중심 도전체(32)에의 흠집 발생을 방지할 수 있음과 아울러, 전용 공구를 사용하지 않고 교환을 행할 수 있다.
또한, 상기 파지부(351)를 조금 길쭉하게 형성해 둠으로써 잉여분은 상기 통형상의 상기 파지부(351)의 휨에 의해 흡수되고, 상기 유지 부재(35)로부터 중심 도전체(32)를 균일하게 누를 수 있고, 상기 파지부(351)의 길이를 엄밀하게 관리하지 않고 상기와 같이 항상 중심 도전체(32)를 소정의 위치에 세팅할 수 있다. 또 한, 상면판(13U)의 판두께가 충분히 두껍고, 또한 캡 부재(136)의 탈착에 따른 나사 부분(1371)의 마모가 적으면, 구금(137)은 반드시 설치되지 않아도 된다.
또한, 상기 중심 도전체(32)의 수신 안테나부(320)가 파지부(351) 내에 완전히 매립되어 있으며, 액시던트에 의해 도파관(10) 내에서 플라즈마 점등이 발생하면, 그 점등이 발생하는 선단부(상기 상단부(321)) 부근의 파지부(351)의 재료가 용해되어 버리는 데 반해, 상기 선단부(상기 상단부(321))의 적어도 일부분이 상기 파지부(351) 바깥에 노출되어 있음(도 4 및 도 10의 예에서는 상단부(321)가 상기 통형상의 파지부(351) 내에서 노출되어 있음(벗겨져 있음))으로써 점등은 그 부분에서 발생하여 상기 파지부(351)의 용해를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 나사 삽입식의 상기 캡 부재(136)에는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 파지부(351)의 상기 통형상에 의해 형성되는 내부 공간(353)을 외부에 개방하는 통기구멍(1363)이 형성되어 있다. 이에 따라, 마이크로파의 수신 및 그에 따른 플라즈마의 점등에 의해 중심 도전체(32)가 고온이 되어도 상기 통기구멍(1363)이 고온에서 팽창한 공기의 배출구멍이 되어, 상기 통형상의 파지부(351) 내의 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있고, 상기 파지부(351)의 변형을 방지할 수 있음과 아울러, 상기 중심 도전체(32)가 워크(W)측으로 빠지는 것도 방지할 수 있다.
또한 주목해야 할 것은, 전술한 바와 같이 구성되는 플라즈마 발생 유닛(PU)에 있어서, 도 11에서 도시한 바와 같이 마이크로파 발생 장치(20)가 후크(211) 및 스프링식 캐치 클립(212)에 의해 제1 도파관 피스(11)의 상면판(11U)에 탈착 가능하게 부착되어 있는 것이다. 도 11은 마이크로파 발생 장치(20)의 상기 제1 도파관 피스(11)의 상면판(11U)에의 부착 상태를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
구체적으로는, 상기 제1 도파관 피스(11)의 일측의 측면에는 상기 후크(211)가 걸어맞춤되는 걸어맞춤편(112)이 부착되어 있고, 상기 제1 도파관 피스(11)의 타측의 측면에는 상기 스프링식 캐치 클립(212)이 걸어맞춤되는 후크(113)가 부착되어 있다. 상기 걸어맞춤편(112)은 U자형의 쇠장식으로 이루어지며, 상기 마이크로파 발생 장치(20)를 경사시킨 상태에서, 그 장치 본체부(21)의 바닥판(213)으로부터 연장 설치된 상기 후크(211)가 이 U자형의 바닥 부분과 상기 상면판(11U)과의 빈틈에 집어넣어져 상기 마이크로파 송신 안테나(22)가 상기 관통공에 끼워져들어가도록 상기 경사가 해제되면, 마이크로파 발생 장치(20)의 일측의 측면측의 빠짐 방지가 행해진다.
한편, 상기 스프링식 캐치 클립(212)은 장치 본체부(21)의 측판(214)에 부착되는 지지 부재(2121)와, 그 지지 부재(2121)에 의해 좌우 방향으로 연장되어 지지되는 핀(2122)과, 상기 핀(2122) 주위에 요동 가능하게 지지되는 클립 본체(2123)와, 일단이 상기 클립 본체(2123)의 자유단부측에서 좌우 양측부에 요동 가능하게 부착되는 한 쌍의 스프링편(2124, 2125)과, 상기 스프링편(2124, 2125)의 타단 사이에 현가되는 걸림 핀(2126)을 구비하여 구성된다.
따라서, 상기 후크(211)를 걸어맞춤편(112)에 걸고, 마이크로파 발생 장치(20)를 상면판(11U)에 탑재하여 마이크로파 송신 안테나(22)를 관통구멍(111)으로부터 도파 공간(110)에 돌출시킨 상태에서, 걸림 핀(2126)을 후크(113)에 걸어 클립 본체(2123)를 화살표(2127) 방향으로 요동시키면, 마이크로파 발생 장치(20) 의 타측의 측면측이 고정된다.
이와 같이 구성함으로써 스프링식 캐치 클립(212)의 해방에서부터 체결에 의해 공구를 사용하지 않고 용이하게 마이크로파 발생 장치(20)의 교환(탈착)을 행할 수 있고, 유지 관리 기간을 단축하여 안정적인 운전을 행할 수 있다. 또한 온도에 의한 스트레스 등에 대해서도 상기 스프링식 캐치 클립(212)의 스프링편(2124, 2125)이 발생한 탄발력에 의해 마이크로파 발생 장치(20)는 상면판(11U)에 눌러 부착되게 되므로 그들의 접합 부분에 덜컥거림을 발생시키지 않고 마이크로파 발생 장치(20)의 제1 도파관 피스(11)에의 부착의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 상면판(11U)의 관통구멍(111)의 주위에는 환형의 돌조(환형 돌기부)(114)가 형성되고, 상기 마이크로파 발생 장치(20)측의 대응하는 부분에는 환형의 오목홈(2128)이 형성되고, 또한 그 오목홈(2128) 내에는 스틸 울 등의 도전성의 탄성재(2129)가 부설되어 있다. 따라서, 진동이나 온도에 의한 스트레스 등에 의해 마이크로파 발생 장치(20)의 횡미끄럼(상면판(11U) 상에서의 면방향으로의 어긋남)이나 들뜸이 발생하여도 상기 돌조(114)가 오목홈(2128)에 끼워져들어가 있음으로써, 그리고 상기 돌조(114)가 상기 탄성재(2129)에 밀착되어 있음으로써 마이크로파의 누설을 확실하게 저지할 수 있다.
또한, 주목해야 할 것은, 전술한 바와 같이 구성되는 플라즈마 발생 유닛(PU)에 있어서, 도 1∼4에서 도시한 바와 같이 상기 플라즈마 발생 노즐(31)의 분출구(335)의 주위에 상기 플라즈마 발생 노즐(31)의 선단면(331)보다 넓은 연속면을 형성하는 커버 부재(93)가 설치되는 것이다. 상기 커버 부재(93)는, 도 2에서 도시한 바와 같이 그 바닥면(931)에는 상기 어댑터(38)에 대응한 개구(94)가 형성되고, 측면(932)에는 상기 냉각 배관(91)이나 도시하지 않은 가스 배관 또는 전기 배선에 대응한 절개(95)가 형성되어 있다. 상기 커버 부재(93)의 바닥면 형상은, 도 2에서 도시한 바와 같은 평탄에 한정되지 않으며, 워크(W)에 대응하여 곡면 형상으로 형성될 수도 있고, 상기 플라즈마 발생 노즐(31)의 선단면(331)측에 연속면을 형성하면 된다. 또한 도 12에서 도시한 커버 부재(93')와 같이 바닥면(931)의 끝가장자리 부분이 플라즈마 분출 방향으로 융기하여 둑(933)이 형성되어 있을 수도 있다.
또한, 상기 연속면이라는 용어는 커버 부재(93)(도 2) 및 커버 부재(93')(도 12)의 바닥면(931)의 개구(94)를 제외한 평면을 의미함과 아울러, 도 5에서 도시한 슬릿 플레이트(383, 384)의 바닥면도 포괄한다.
이들 커버 부재(93, 93')에 대응하여, 상기 도 5에서 도시한 바와 같이 어댑터(38)의 플라즈마 챔버(382)의 바닥면은 가장자리 부분에 단차(3827)가 형성되어 있고, 그 단차(3827)에 의한 융기 부분(3828)이 상기 개구(94) 내에 끼워져들어가 플랜지 부분(3829)과 상기 슬릿판(383, 384)으로 상기 개구(94)의 가장자리 부분을 끼워눌러 유지한다.
이러한 커버 부재(93, 93')를 설치함으로써, 도 4에서 도시한 바와 같이 상기 커버 부재(93, 93')와 상기 워크(W) 사이에는 협소한 공간(96)이 형성되고, 상기 분출구(335)로부터 분출되어, 상기 워크(W)에 부딪쳐 되돌아온 플라즈마는 다시 되밀려붙여져서 상기 공간(96) 내에 체류시킬 수 있다. 이에 따라, 점형태의 분출 구(335)를 갖는 저비용이면서 제어가 용이한 소직경의 플라즈마 발생 노즐(31)을 이용하여도 넓은 면적의 워크(W)에 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있음과 아울러, 상기 협소한 공간(96)에서 플라즈마의 냉각을 억제하여 비교적 긴 시간 플라즈마를 생존시킬 수 있고(소실할 비율이 작아지고), 조사 효율을 높일 수 있다. 특히 상기 커버 부재(93')와 같이 바닥면(931)의 끝가장자리 부분에 둑(933)을 형성함으로써 플라즈마의 방산을 훨씬 억제할 수 있다. 또한 플라즈마 발생 노즐(31)이 복수 개 설치되어 상기 커버 부재(93, 93')가 그들의 선단면에 걸친 연속면을 형성함으로써 어느 플라즈마 발생 노즐로부터 분출된 플라즈마는 다른 플라즈마 발생 노즐로부터 분출된 플라즈마에 의해 상기 협소한 공간(96) 내에서 되밀어붙여져서 보다 효과적이다.
또한, 상기 커버 부재(93, 93')가 도 1이나 도 4에서 도시한 바와 같이 플라즈마 발생 노즐(31)을 덮도록(감싸도록) 형성됨으로써 플라즈마 발생 노즐(31)의 주위에 부설되는 상기 냉각 배관(91)이나 도시하지 않은 가스 배관 또는 전기 배선이나 전자 회로 기판(361) 등에의 티끌이나 먼지의 부착을 방지함과 아울러 청소가 용이해져 상기 티끌이나 먼지가 워크(W) 상에 낙하하는 것을 억제할 수도 있다.
이상 본 발명의 일 실시 형태에 따른 워크 처리 장치(S)에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예컨대 하기의 실시 형태를 취할 수 있다.
(1)상기 실시 형태에서는 워크 처리 장치(S)에 플라즈마 발생 유닛(PU)은 하나만 설치되었으나, 복수 개 설치될 수도 있다.
(2)이동 수단으로서 워크(W)를 반송하는 반송 수단(C)이 사용되며, 그 반송 수단(C)으로는 반송 롤러(80)의 상면에 워크(W)를 올려놓고 반송하는 형태를 예시하였으나, 이 이외에 예컨대 상하의 반송 롤러 사이에 워크(W)를 집어 반송시키는 형태, 반송 롤러를 사용하지 않고 소정의 바스켓 등에 워크(W)를 수납하여 상기 바스켓 등을 라인 컨베이어 등으로 반송시키는 형태, 혹은 로봇 핸드 등으로 워크(W)를 파지하여 플라즈마 발생부(30)로 반송시키는 형태일 수도 있다. 혹은, 이동 수단으로는 플라즈마 발생 노즐(31)측을 이동시키는 구성일 수도 있다. 즉, 워크(W)와 플라즈마 발생 노즐(31)은 플라즈마 조사 방향(Z 방향) 및 플라즈마 발생 노즐(31)의 배열 방향(Y 방향)과 교차하는 방향(X 방향) 상에서 상대적으로 이동하면 된다.
(3)상기 커버 부재(93, 93')로는, 전술한 바와 같이 플라즈마 발생 노즐(31)을 덮도록(감싸도록) 상자형으로 형성되어 있지만, 상기 플라즈마가 체류하는 공간(96)을 형성하기만 한다면 플라즈마 발생 노즐(31)의 선단에 평판이 부착되어 있기만 하여도 된다.
(4)상기 탄성 부재(37)로서 코일 스프링의 환형체를 예시하였으나, O링에 한정되지 않으며, 단면 형상이 D형, X형, C형 등인 금속제의 소위 D링, X링, C링 등이 사용될 수도 있다.
(5)마이크로파 발생 장치(20)의 제1 도파관 피스(11)의 상면판(11U)에의 부착에 스프링식 캐치 클립(212)을 사용하였으나, 스프링 기능이 없는 클립이 사용되고, 마이크로파 발생 장치(20)의 상면판(11U)에의 누름력을 다른 부재에서 발생시키도록 할 수도 있다.
(6)유지 부재(35)의 파지부(351)는 원통 형상으로 형성되어 있으나, 실질적으로 중실체로서, 그 안에 중심 도전체(32)를 메워넣은 경우에는, 상기 중심 도전체(32)의 상단부(321)에 대하여 상기 원통 형상의 파지부(351)의 외주면으로부터 구멍을 뚫어 상기 파지부(351)의 용해를 방지하도록 하면 된다.
발명의 정리
본 발명에 따른 워크 처리 장치 및 플라즈마 발생 장치는, 반도체 웨이퍼 등의 반도체 기판에 대한 식각 처리 장치나 성막 장치, 플라즈마 디스플레이 패널 등의 유리 기판이나 프린트 기판의 청정화 처리 장치, 의료 기기 등에 대한 멸균 처리 장치, 단백질의 분해 장치 등에 적합하게 적용할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 발생 장치는, 플라즈마를 분출하는 플라즈마 발생 노즐과, 상기 플라즈마 발생 노즐의 분출구의 주위에 상기 플라즈마 발생 노즐의 선단면보다 넓은 연속면을 형성하는 커버 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 기판의 개질 등 피조사 대상물의 처리 등에 사용할 수 있는 플라즈마 발생 장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생 노즐은, 예컨대 동심형으로 배치되는 내측 전극과 외측 전극 사이에 글로 방전을 발생시켜 플라즈마를 발생시키고, 그들 사이에 처리 가스를 공급함으로써 환형의 분출구로부터 플라즈마화된 가스를 방사하는 구조와 같이 플라즈마 발생에 적합한 형상으로 구성되므로, 그 플라즈마 발생 노즐의 선단에 커버 부재를 설치하고, 그 커버 부재에 의해 플라즈마의 방산을 억제한다. 구체적으로는, 판상체에 상기 플라즈마 발생 노즐의 분출구가 노출되는 개구를 형성하여 상기 커버 부재를 구성하고, 원통형 등으로 형성되는 상기 플라즈마 발생 노즐을 덮도록 이 커버 부재를 부착함으로써 상기 플라즈마 발생 노즐의 분출구의 주위로부터 상기 플라즈마 발생 노즐의 선단면보다 넓은 평탄 또는 곡면 등의 연속면을 형성시킨다.
따라서, 상기 커버 부재와 상기 피조사 대상물 사이에는 협소한 공간이 형성되고, 상기 분출구로부터 분출되어, 상기 피조사 대상물에 부딪쳐서 되돌아온 플라즈마는 다시 되밀어붙여져서 상기 공간 내에 체류시킬 수 있다. 이에 따라, 점형태의 분출구를 갖는 저비용이면서 제어가 용이한 소직경의 플라즈마 발생 노즐을 이용하여도 넓은 면적의 피조사 대상물에 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있음과 아울러, 상기 협소한 공간에서 플라즈마의 냉각을 억제하여, 비교적 긴 시간 플라즈마를 생존시킬 수 있고(소실할 비율이 작아지고), 조사 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명의 플라즈마 발생 장치에서는, 상기 커버 부재는 상기 플라즈마 발생 노즐을 덮는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 플라즈마 발생 노즐의 주위에 부설되는 냉각수 배관이나 전기 배선 혹은 전기 회로 등으로부터의 진애의 비산을 억제할 수 있다.
또한 본 발명의 플라즈마 발생 장치는, 상기 플라즈마 발생 노즐은 복수 개 설치되고, 상기 커버 부재는 상기 복수 개의 플라즈마 발생 노즐의 선단면에 걸친 연속면을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 플라즈마 발생 노즐이 복수 개 설치되고, 그들 사이에 상기 커버 부재가 설치됨으로써 어느 플라즈마 발생 노즐로부터 분출된 플라즈마는 다른 플라즈마 발생 노즐로부터 분출된 플라즈마에 의해 상기 협소한 공간 내 에서 되밀어붙여져서 플라즈마가 체류하는 시간을 보다 길게 하여 조사 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 발생 장치에서는 상기 플라즈마 발생 노즐은, 동심형으로 배치된 내측 전극(32)과 노즐 본체(33)를 구성하는 외측 전극(33)을 구비하고, 축심 방향에서 보았을 때 환형의 분출구(335)를 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 발생 노즐의 선단에는 상기 환형의 분출구(335)에 연통하며, 상기 환형의 분출구를 수평 방향으로 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구(387)로 변환하는 어댑터(38)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 어댑터(38)가 상기 노즐 본체(33)의 선단부와 연결하기 위한 부착부(381)와, 상기 부착부(381)의 선단으로부터 수평 방향으로 연장 설치되고, 상기 환형의 분출구와 연통 상태에 있으며, 상기 수평 방향으로 연장 설치되는 개구부를 형성하는 플라즈마 챔버(382) 및 상기 플라즈마 챔버(382)에 연결되며, 상기 플라즈마 챔버의 상기 개구부와 협동하여 상기 환형의 분출구를 상기 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구(387)로 변환하는 개구부가 형성된 슬릿판(383, 384)에 의해 구성할 수도 있다.
상기한 구성에 따르면, 상기 분출구가, 플라즈마 발생 노즐 단체에서는 점인 것을 상기 어댑터에 의해 선으로 변환한 후, 다시 그것을 상기 커버 부재에 의해 면으로 넓히므로 원통형의 플라즈마 발생 노즐로부터 직접 커버 부재를 이용하여 분출구를 면으로 넓히는 경우에 비하여 상기 어댑터를 장착함으로써 플라즈마가 잘 냉각되지 않아 플라즈마가 체류하는 시간을 보다 길게 하여 조사 효율을 보다 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 발생 장치에서는, 상기 내측 전극은 상하 방향으로 연장 설치되는 중심 도전체(32)이며, 상기 외측 전극(33)과의 사이에 글로 방전을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 플라즈마 발생 장치의 상기 플라즈마 발생 노즐의 상부에 배치되어 마이크로파를 전파하는 도파관(13)을 더 구비하고, 상기 중심 도전체(32)의 상측 단부(321)는 상기 도파관(13) 내에 배치되고, 상기 중심 도전체(32)의 하단부(322)는 상기 노즐 본체(33)의 하단면(331)과 대략 동일 위치에 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 플라즈마 발생 장치는, 상기 중심 도전체(32)를 상기 도파관(13) 내의 소정 위치에 유지하는 유지 부재(35)를 더 구비하고, 상기 도파관(13)의 상면에는 개구부(135)가 형성되어 있고, 상기 유지 부재(35)의 상단부(352)는 상기 개구부(135)보다 더 상방에 연장 설치하고, 상기의 상방으로 연장하여 설치된 단부를 상측에서 덮는 캡 부재(136)를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유지 부재(35)는 실린더 형상으로 형성되어 있으며, 상기 노즐 본체(33)의 상면에는 상기 유지 부재(35)의 하단부를 수용하는 수납 공간(333)이 형성되어 있고, 상기 캡 부재(136)에는 상기 유지 부재(35)의 상단부를 수용하는 수납 공간(13611)이 형성되어 있으며, 상기 유지 부재(35)는 상기 도파관(13) 안을 상하 방향으로 관통한 상태에서 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성함으로써 내측 전극인 중심 도전체는 항상 소정의 위치에 세팅되게 되어 방전을 안정시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 발생 장치는 상기 연속면의 끝가장자리 부분이 플라즈마 분출 방향으로 융기되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 상기 연속면의 끝가장자리 부분이 플라즈마 분출 방향으로 융기되어 있으므로 플라즈마의 방산을 한층 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 워크 처리 장치는 상기한 플라즈마 발생 장치에 소정의 반송 방향으로 워크를 반송하는 반송 수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 점형태의 분출구를 갖는 저비용이면서 제어가 용이한 소직경의 플라즈마 발생 노즐을 이용하여도 넓은 면적의 워크에 균등한 플라즈마 조사를 행할 수 있는 워크 처리 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 워크 처리 장치는, 상기 연속면이 상기 워크의 표면에 대략 평행한 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 상기 커버 부재는 평판이나 요철의 곡면 형상 등 워크의 표면 형상을 따라 형성되며, 상기 협소한 공간에 있어서 커버 부재와 워크의 표면과의 간격을 균일하게 할 수 있어 균일한 조사를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 워크 처리 장치의 전체 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1과 시선 방향을 다르게 한 플라즈마 발생 유닛의 사시도이다.
도 3은 워크 처리 장치의 일부 투시 측면도이다.
도 4는 플라즈마 발생 노즐 주변을 확대하여 도시한 도파관의 축선과 직교 방향의 단면도이다.
도 5는 상기 플라즈마 발생 노즐의 선단에 부착되는 어댑터의 분해 사시도이다.
도 6은 어댑터의 기능을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 플라즈마 발생 노즐의 분해 사시도이다.
도 8은 상기 플라즈마 발생 노즐의 일부분을 확대하여 다른 각도에서 본 분해 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 7 및 도 8에서 도시한 탄성 부재의 기능을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 내측 전극에 그것을 유지하는 유지 부재 및 도파관에 있어서 그들을 삽입하는 점검구 주변을 확대하여 도시한 분해 사시도이다.
도 11은 마이크로파 발생 장치의 도파관에의 부착 상태를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 12는 플라즈마 발생 노즐을 덮는 다른 커버 부재의 예를 도시한 사시도이 다.
<부호의 설명>
10…도파관, 11∼13…도파관 피스,
112…걸어맞춤편, 113…후크,
114…돌조, 131, 345…개구,
135…점검구, 136…캡 부재,
1363…통기구멍 137…구금,
133…돌조, 20…마이크로파 발생 장치,
21…장치 본체부, 211…후크,
212…스프링식 캐치 클립, 2128…오목홈,
2129…쿠션재, 22…마이크로파 송신 안테나,
30…플라즈마 발생부, 31…플라즈마 발생 노즐,
32…중심 도전체, 320…수신 안테나부,
33…노즐 본체, 332…통형 공간,
333…수납 공간, 334…관이음,
335, 387…분출구, 340, 342…오목부,
341…유지 부재, 344…브래킷,
347…오목홈, 35…유지 부재,
351…파지부, 36…광센서,
361…전자 회로 기판, 37…탄성 부재,
38…어댑터, 381…부착부,
382…플라즈마 챔버, 383, 384…슬릿판,
40…슬라이딩 쇼트, 50…서큘레이터,
60…더미 로드, 70…스터브 튜너,
80…반송 롤러, 91…냉각 배관,
92…탄성체, 93, 93'…커버 부재,
933…둑, 94…개구,
96…협소한 공간, S…워크 처리 장치,
PU…플라즈마 발생 유닛, C…반송 수단,
W…워크

Claims (15)

  1. 플라즈마를 분출하는 플라즈마 발생 노즐; 및
    상기 플라즈마 발생 노즐의 분출구의 주위에 상기 플라즈마 발생 노즐의 선단면보다 넓은 연속면을 형성하는 커버 부재를 포함하고,
    상기 플라즈마 발생 노즐은, 동심(同芯)형으로 배치된 내측 전극과 노즐 본체를 구성하는 외측 전극을 구비하고, 축심 방향에서 보았을 때 환형의 분출구를 형성하고 있으며,
    상기 플라즈마 발생 노즐의 선단에는 상기 환형의 분출구에 연통하고, 상기 환형의 분출구를 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구로 변환하는 어댑터를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커버 부재는 상기 플라즈마 발생 노즐을 덮는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생 노즐은 복수 개 설치되며, 상기 커버 부재는 상기 복수 개의 플라즈마 발생 노즐의 선단면에 걸친 연속면을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 어댑터는, 노즐 본체의 선단부와 연결하기 위한 부착부와, 상기 부착부의 선단으로부터 수평 방향으로 연장 설치되고, 상기 환형의 분출구와 연통 상태에 있으며, 상기 수평 방향으로 연장 설치되는 개구부를 형성하는 플라즈마 챔버 및 상기 플라즈마 챔버에 연결되며, 상기 플라즈마 챔버의 상기 개구부와 협동하여 상기 환형의 분출구를 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구로 변환하는 개구부가 형성된 슬릿판을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 내측 전극은 상하 방향으로 연장 설치되는 중심 도전체이며, 상기 외측 전극과의 사이에 글로 방전을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 플라즈마 발생 노즐의 상부에 배치되며, 마이크로파를 전파시키는 도파관을 더 구비하고, 상기 중심 도전체의 상측 단부는 상기 도파관 내에 배치되고, 상기 중심 도전체의 하단부는 상기 노즐 본체의 하단면과 동일 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중심 도전체를 상기 도파관 내의 소정 위치에 유지하는 유지 부재를 더 구비하며, 상기 도파관의 상면에는 개구부가 형성되어 있고, 상기 유지 부재의 상단부는 상기 개구부보다 더 상방으로 연장 설치되고, 상방으로 연장하여 설치된 단부를 상측에서 덮는 캡 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 유지 부재는 실린더 형상으로 형성되어 있고, 상기 노즐 본체의 상면에는 상기 유지 부재의 하단부를 수용하는 수납 공간이 형성되어 있으며, 상기 캡 부재에는 상기 유지 부재의 상단부를 수용하는 수납 공간이 형성되어 있고, 상기 유지 부재는 상기 도파관 내를 상하 방향으로 관통한 상태에서 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 커버 부재는 플라즈마 챔버의 하단부가 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 연속면의 끝가장자리 부분이 플라즈마 분출 방향으로 융기되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  13. 제1항 내지 제 3항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 발생 장치와, 상기 플라즈마 발생 장치에 소정의 반송 방향으로 워크를 반송하는 반송 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 워크 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 커버 부재의 상기 연속면이 상기 워크의 표면에 평행한 것을 특징으로 하는 워크 처리 장치.
  15. 제1 수평 방향으로 등간격으로 배치된 플라즈마를 분출하는 복수 개의 플라즈마 발생 노즐, 및 상기 복수 개의 플라즈마 발생 노즐의 각각의 분출구의 주위에 상기 플라즈마 발생 노즐의 선단면보다 넓은 연속면을 형성하는 커버 부재를 구비하는 플라즈마 발생 장치와, 상기 플라즈마 발생 장치에 대하여 상기 제1 수평 방향으로 직행하는 제2 수평 방향으로 워크를 반송하는 반송 수단을 구비하고,
    상기 플라즈마 발생 노즐은, 동심(同芯)형으로 배치된 내측 전극과 노즐 본체를 구성하는 외측 전극을 구비하고, 축심 방향에서 보았을 때 환형의 분출구를 형성하고 있으며,
    상기 플라즈마 발생 노즐의 선단에는 상기 환형의 분출구에 연통하고, 상기 환형의 분출구를 긴 폭으로 이루어진 직선형의 분출구로 변환하는 어댑터를 구비하는 것을 특징으로 하는 워크 처리 장치.
KR1020080041219A 2007-06-01 2008-05-02 플라즈마 발생 장치 및 그를 이용한 워크 처리 장치 Expired - Fee Related KR100996497B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-00146856 2007-06-01
JP2007146856A JP4719184B2 (ja) 2007-06-01 2007-06-01 大気圧プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080105994A KR20080105994A (ko) 2008-12-04
KR100996497B1 true KR100996497B1 (ko) 2010-11-25

Family

ID=40086943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080041219A Expired - Fee Related KR100996497B1 (ko) 2007-06-01 2008-05-02 플라즈마 발생 장치 및 그를 이용한 워크 처리 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080296268A1 (ko)
JP (1) JP4719184B2 (ko)
KR (1) KR100996497B1 (ko)
CN (1) CN100590792C (ko)
TW (1) TW200850080A (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5282696B2 (ja) * 2009-07-29 2013-09-04 トヨタ車体株式会社 回転装置
JP5192063B2 (ja) * 2011-05-18 2013-05-08 シャープ株式会社 イオン発生装置およびそれを用いた電気機器
CN103334092B (zh) * 2013-06-13 2015-04-22 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于金属有机化学气相沉积反应器的管道冷却式气体分布装置
CN103945625B (zh) * 2014-05-12 2016-05-11 哈尔滨工业大学 圆形波导内h01模式电磁波对等离子体的加热装置
US11148202B2 (en) 2015-12-16 2021-10-19 6K Inc. Spheroidal dehydrogenated metals and metal alloy particles
US10987735B2 (en) 2015-12-16 2021-04-27 6K Inc. Spheroidal titanium metallic powders with custom microstructures
US10672594B2 (en) 2016-11-01 2020-06-02 Ontos Equipment Systems, Inc. System and method for plasma head thermal control
US10639712B2 (en) 2018-06-19 2020-05-05 Amastan Technologies Inc. Process for producing spheroidized powder from feedstock materials
KR102644961B1 (ko) 2019-04-30 2024-03-11 6케이 인크. 리튬 란타넘 지르코늄 산화물(llzo) 분말
US11311938B2 (en) 2019-04-30 2022-04-26 6K Inc. Mechanically alloyed powder feedstock
CN211770461U (zh) * 2019-09-11 2020-10-27 Arc阿罗马珀尔公司 脉冲电场室
CN114641462A (zh) 2019-11-18 2022-06-17 6K有限公司 用于球形粉末的独特原料及制造方法
US11590568B2 (en) 2019-12-19 2023-02-28 6K Inc. Process for producing spheroidized powder from feedstock materials
JP2023532457A (ja) 2020-06-25 2023-07-28 シックスケー インコーポレイテッド 微細複合合金構造体
JP7561977B2 (ja) 2020-09-24 2024-10-04 シックスケー インコーポレイテッド プラズマを始動させるためのシステム、装置、および方法
WO2022094528A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 6K Inc. Systems and methods for synthesis of spheroidized metal powders
US12042861B2 (en) 2021-03-31 2024-07-23 6K Inc. Systems and methods for additive manufacturing of metal nitride ceramics
US12261023B2 (en) 2022-05-23 2025-03-25 6K Inc. Microwave plasma apparatus and methods for processing materials using an interior liner
US12040162B2 (en) 2022-06-09 2024-07-16 6K Inc. Plasma apparatus and methods for processing feed material utilizing an upstream swirl module and composite gas flows
US12094688B2 (en) 2022-08-25 2024-09-17 6K Inc. Plasma apparatus and methods for processing feed material utilizing a powder ingress preventor (PIP)
US12195338B2 (en) 2022-12-15 2025-01-14 6K Inc. Systems, methods, and device for pyrolysis of methane in a microwave plasma for hydrogen and structured carbon powder production

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060006153A1 (en) * 2004-07-07 2006-01-12 Lee Sang H Microwave plasma nozzle with enhanced plume stability and heating efficiency
KR100557255B1 (ko) * 2000-04-27 2006-03-07 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 장치

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63177526A (ja) * 1987-01-19 1988-07-21 Toshiba Corp 常圧ｃｖｄ装置
DE68926923T2 (de) * 1988-03-16 1996-12-19 Hitachi Ltd Mikrowellenionenquelle
JPH03192697A (ja) * 1989-12-20 1991-08-22 Sumitomo Metal Ind Ltd シールドプラズマジェットの温度・速度低下防止方法
US5789040A (en) * 1997-05-21 1998-08-04 Optical Coating Laboratory, Inc. Methods and apparatus for simultaneous multi-sided coating of optical thin film designs using dual-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition
DE19643865C2 (de) * 1996-10-30 1999-04-08 Schott Glas Plasmaunterstütztes chemisches Abscheidungsverfahren (CVD) mit entfernter Anregung eines Anregungsgases (Remote-Plasma-CVD-Verfahren) zur Beschichtung oder zur Behandlung großflächiger Substrate und Vorrichtung zur Durchführung desselben
DE29805999U1 (de) * 1998-04-03 1998-06-25 Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH, 33803 Steinhagen Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Oberflächen
DE19841777C1 (de) * 1998-09-12 2000-01-05 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur plasmatechnischen Abscheidung von polykristallinem Diamant
DE29911974U1 (de) * 1999-07-09 2000-11-23 Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH, 33803 Steinhagen Plasmadüse
JP3501715B2 (ja) * 2000-03-21 2004-03-02 シャープ株式会社 プラズマプロセス装置
US20040016402A1 (en) * 2002-07-26 2004-01-29 Walther Steven R. Methods and apparatus for monitoring plasma parameters in plasma doping systems
JP2005095744A (ja) * 2003-09-24 2005-04-14 Matsushita Electric Works Ltd 絶縁部材の表面処理方法及び絶縁部材の表面処理装置
JP4507575B2 (ja) * 2003-12-02 2010-07-21 パナソニック株式会社 プラズマ処理方法及び装置
US7806077B2 (en) * 2004-07-30 2010-10-05 Amarante Technologies, Inc. Plasma nozzle array for providing uniform scalable microwave plasma generation
JP4714557B2 (ja) * 2005-11-02 2011-06-29 積水化学工業株式会社 プラズマ処理装置
JP5216446B2 (ja) * 2007-07-27 2013-06-19 株式会社半導体エネルギー研究所 プラズマｃｖｄ装置及び表示装置の作製方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100557255B1 (ko) * 2000-04-27 2006-03-07 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 장치
US20060006153A1 (en) * 2004-07-07 2006-01-12 Lee Sang H Microwave plasma nozzle with enhanced plume stability and heating efficiency

Also Published As

Publication number Publication date
CN100590792C (zh) 2010-02-17
CN101315875A (zh) 2008-12-03
KR20080105994A (ko) 2008-12-04
JP4719184B2 (ja) 2011-07-06
JP2008300279A (ja) 2008-12-11
TW200850080A (en) 2008-12-16
US20080296268A1 (en) 2008-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100996497B1 (ko) 플라즈마 발생 장치 및 그를 이용한 워크 처리 장치
KR101022507B1 (ko) 소재 처리시스템 및 플라즈마 발생장치
JP4620015B2 (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
CN101026920B (zh) 等离子体发生装置和工件处理装置
CN101518162A (zh) 等离子体发生装置及设置有该装置的工件处理装置
KR100871474B1 (ko) 플라즈마 발생 장치 및 워크 처리 장치
KR100945970B1 (ko) 플라즈마 발생 장치 및 이를 이용한 소재 처리 장치
JP2008066159A (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2008059839A (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2007220501A (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP4724625B2 (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2008300283A (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2010212226A (ja) プラズマ電極ならびにそれを用いるプラズマ発生ノズル、プラズマ発生装置およびワーク処理装置
JP2008300280A (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2008300282A (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2008300281A (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2008066058A (ja) プラズマ発生ノズルおよびプラズマ発生装置ならびにそれを用いるワーク処理装置
JP2009110802A (ja) プラズマ発生装置及びワーク処理装置
JP4619973B2 (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2007234274A (ja) ワーク処理装置及びプラズマ発生装置
JP2007220504A (ja) プラズマ発生ノズルおよびプラズマ発生装置ならびにそれを用いるワーク処理装置
JP2007234298A (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2007234329A (ja) プラズマ発生装置及びワーク処理装置
JP2007220503A (ja) プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2007220480A (ja) プラズマ発生装置及びワーク処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20131119

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20131119