KR101028215B1 - Plasma generation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 자성체 코어와 유전체 튜브를 사용한 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating device, and more particularly to a plasma generating device using a magnetic core and a dielectric tube.
통상적인 유도 결합 플라즈마(Iductively coupled plasma; ICP) 소스(source)는 원통형 플라즈마 반응기 외부 측면에 RF 안테나 코일이 장착된다. RF 안테나 코일의 전압이 반응기 내부로 인가되는 것을 억제하기 위하여, 상기 RF 안테나 코일과 상기 플라즈마 반응기 사이에 페러데이 쉴드(Faraday Shield)가 사용된다. 페러데이 쉴드를 사용하게 되면, 안테나 코일의 전압이 상기 반응기 내부에 인가되는 것을 감소시킬 수 있으나, 플라즈마 초기방전(ignition)은 매우 어렵다. Conventional inductively coupled plasma (ICP) sources are equipped with RF antenna coils on the outer side of the cylindrical plasma reactor. A Faraday Shield is used between the RF antenna coil and the plasma reactor to suppress the voltage of the RF antenna coil from being applied into the reactor. Using a Faraday shield can reduce the voltage applied to the antenna coil inside the reactor, but plasma ignition is very difficult.
상기 ICP 소스는 RF 안테나 코일로부터 유도되는 시변 자기장의 밀도가 매우 낮아, 상기 플라즈마 반응기 내부로의 자기장 침투 효율이 낮다. 따라서, 유도 전계의 플라즈마 발생 효율이 높지 않다.The ICP source has a very low density of time-varying magnetic fields derived from RF antenna coils, resulting in low magnetic field penetration efficiency into the plasma reactor. Therefore, the plasma generation efficiency of the induction field is not high.
이를 개선하고자, 페라이트 코어를 이용한 ICP 소스의 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만, 페라이트 코어를 이용한 ICP 소스의 플라즈마 전류는 변압기 모델에 의한 2차 측에 해당한다. 따라서, 플라즈마 전류가 폐 루프를 이루어야, 페라이트 코어를 이용한 ICP 소스는 효율적이다. 페라이트 코어를 이용하면, 시변 자기장을 페라이트 코어 내부에 가둘 수 있다. 따라서, 보다 효율적인 플라즈마 발생이 가능하며, 낮은 전력으로도 고효율의 플라즈마 발생이 가능하다.In order to improve this, development of an ICP source using a ferrite core is actively progressing. However, the plasma current of the ICP source using the ferrite core corresponds to the secondary side by the transformer model. Therefore, the plasma current must make a closed loop so that the ICP source using the ferrite core is efficient. Using a ferrite core, a time-varying magnetic field can be trapped inside the ferrite core. Therefore, more efficient plasma generation is possible, and high efficiency plasma generation is possible even at low power.
이러한 플라즈마 전류의 폐 루프를 이루기 위하여, 플라즈마 반응기 구조는 대부분 도넛 형태 또는 폐 루프를 이룰 수 있는 복잡한 구조이다. 따라서, 소스의 유지 보수에 큰 어려움이 있고, 제작상에서도 큰 어려움이 있다.In order to achieve a closed loop of such plasma currents, the plasma reactor structure is mostly a toroidal or complex structure that can form a closed loop. Therefore, there is a great difficulty in maintaining the source, and a great difficulty in production.
도넛형 페라이트 코어는 도넛형 플라즈마 반응기를 감싼다. 코일은 도넛형 페라이트 코어를 감싼다. 상기 플라즈마 반응기가 폐 루프 구조가 아닌 경우, 플라즈마 발생이 어렵다. 즉, 전원에서 전달되는 전력은, 플라즈마 내로 전달되는 않고, 페라이트 코어 또는 1차측 RF 안테나 코일에서 소모된다. 따라서, 페라이트 코어 등의 주변 구조물의 열화 현상이 발생한다.A donut type ferrite core surrounds the donut type plasma reactor. The coil wraps around the donut ferrite core. If the plasma reactor is not a closed loop structure, plasma generation is difficult. That is, power delivered from the power source is not delivered into the plasma but is consumed in the ferrite core or the primary RF antenna coil. Therefore, deterioration of peripheral structures such as ferrite cores occurs.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 고효율의 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.One technical problem to be solved of the present invention is to provide a plasma generating apparatus of high efficiency.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 원통형 진공 용기, 상기 진공 용기의 외부 측면을 따라 상기 진공 용기의 축방향으로 배치된 복수의 자성체 코어들, 상기 자성체 코어들 각각을 감싸고 있는 복수의 코일들, 및 상기 코일들에 전류를 공급하는 전원을 포함한다. 상기 코일들에 의한 유도 전계가 상기 진공 용기 내부에 플라즈마를 형성한다.A plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention is a cylindrical vacuum vessel, a plurality of magnetic cores disposed in the axial direction of the vacuum vessel along the outer side of the vacuum vessel, a plurality of coils surrounding each of the magnetic cores And a power supply for supplying current to the coils. An induced electric field by the coils forms a plasma inside the vacuum vessel.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 처리하는 공정 용기, 상기 공정 용기에 가스를 분배하는 가스 분배부, 상기 가스 분배부에 활성종을 공급하는 원격 플라즈마 장치, 및 상기 원격 플라즈마 장치와 상기 공정 용기를 연결하는 스페이서를 포함한다. 상기 원격 플라즈마 장치는 파이프 형상의 진공 용기, 상기 진공 용기의 외부 측면을 따라 일정한 간격으로 상기 진공 용기의 축방향으로 배치된 복수의 자성체 코어들, 상기 자성체 코어들 각각을 감싸고 있는 복수의 코일들, 및 상기 코일들에 전류를 공급하는 전원을 포함한다. 상기 코일들에 의한 유도 전계가 상기 진공 용기 내부에 플라즈마를 형성한다.
A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process vessel for processing a substrate, a gas distribution unit for distributing gas to the process container, a remote plasma apparatus for supplying active species to the gas distribution unit, and the remote plasma apparatus And a spacer connecting the process vessel. The remote plasma apparatus includes a pipe-shaped vacuum vessel, a plurality of magnetic cores disposed in the axial direction of the vacuum vessel at regular intervals along the outer side of the vacuum vessel, a plurality of coils surrounding each of the magnetic cores, And a power supply for supplying current to the coils. An induced electric field by the coils forms a plasma inside the vacuum vessel.
기존 ICP 소스는 시변 자기장의 집속이 어렵다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 자성체 코어를 사용하여 시변 자기장을 증가시킬 수 있다. 따라서, 고효율 플라즈마가 발생할 수 있다. Conventional ICP sources are difficult to focus on time-varying magnetic fields. On the other hand, the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention can increase the time-varying magnetic field using a magnetic core. Thus, high efficiency plasma can be generated.
한편, 기존 페라이트 코어를 이용한 플라즈마 발생 장치는 도넛 형태의 반응기 구조를 가진다는 단점이 있다.On the other hand, the plasma generating apparatus using a conventional ferrite core has a disadvantage that it has a donut-type reactor structure.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 원통형 반응기 형태에서 유도 전계(플라즈마 전류)의 방향을 원주 방향으로 제공한다. 원통형 반응기 주변에 막대 형태의 페라이트 코어가 사용된다. 유도 전계의 방향은 반응기 내부의 원주 방향으로 유지된다. 플라즈마는 폐 루프를 이룰 수 있다. 원통형 반응기 구조는 유지 및 보수 반응기 제작에 유리하다. Plasma generator according to an embodiment of the present invention provides a direction of the induction electric field (plasma current) in the circumferential direction in the form of a cylindrical reactor. A rod-shaped ferrite core is used around the cylindrical reactor. The direction of the induction field is maintained in the circumferential direction inside the reactor. The plasma may form a closed loop. The cylindrical reactor structure is advantageous for the construction of maintenance and repair reactors.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다. 1A and 1B are diagrams illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 플라즈마 발생 장치는 페라이트 코어,원통형 진공 용기, 및 코일를 포함한다. 페라이트 코어는 봉 형태 혹은 막대 형태이다. 원통형 진공 용기는 세라믹 또는 쿼츠와 절연체이다. 상기 페라이트 코어는 상기 원통형 진공 용기 주변에 상기 진공 용기의 길이 방향과 수평으로 배치된다. 코일은 상기 페라이트 코어를 감싼다. 변압기의 1차 코일에 해당하는 상기 코일에 의하여 유도된 시변 자기장이 페라이트 코어에 집속된다. 시변 자기장은 유도 전계을 유도한다. 상기 유도 전계는 변압기의 2차 코일에 해당하는 플라즈마의 전류를 원통형 진공 용기의 내부에 원주 방향으로 유도한다. 이에 따라, 변압기 모델에서 2차 측에 해당하는 플라즈마 전류가 폐루프를 형성한다. 원통형 진공 용기에서 고효율 플라즈마가 발생된다. 따라서, 상기 진공 용기의 구조는 매우 간단하게 구성될 수 있다.A high efficiency plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a ferrite core, a cylindrical vacuum vessel, and a coil. Ferrite cores are rod-shaped or rod-shaped. The cylindrical vacuum vessel is ceramic or quartz and insulator. The ferrite core is disposed horizontally to the longitudinal direction of the vacuum vessel around the cylindrical vacuum vessel. A coil surrounds the ferrite core. The time-varying magnetic field induced by the coil corresponding to the primary coil of the transformer is focused on the ferrite core. Time-varying magnetic fields induce an induction field. The induction field induces a current in the plasma corresponding to the secondary coil of the transformer in the circumferential direction inside the cylindrical vacuum vessel. Accordingly, the plasma current corresponding to the secondary side in the transformer model forms a closed loop. High efficiency plasma is generated in a cylindrical vacuum vessel. Therefore, the structure of the vacuum container can be configured very simply.
또한, 도넛 형태의 반응기 구조는 과도한 반응기 면적을 차지한다. 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 면적을 감소시킬 수 있다. 또한, 벽에서 재결합에 의한 플라즈마 손실이 감소될 수 있어, 고효율의 플라즈마가 발생될 수 있다. 또한, 본 발명의 플라즈마 발생 장치는 유지 및 보수에 매우 유리한 구조를 지니고 있다. 본 발명의 플라즈마 발생 장치는 제작 비용 및 유지 보수 비용을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 절연체의 진공 용기를 사용하여 부식률(corrosion rate)을 최소화할 수 있다.In addition, the reactor structure in the form of a donut occupies excessive reactor area. The plasma generating apparatus according to the present invention can reduce the area. In addition, the plasma loss due to recombination in the wall can be reduced, so that high efficiency plasma can be generated. In addition, the plasma generating apparatus of the present invention has a structure that is very advantageous for maintenance and repair. The plasma generating apparatus of the present invention can reduce manufacturing cost and maintenance cost. Plasma generator according to an embodiment of the present invention is a vacuum container of the insulator Can be used to minimize the corrosion rate.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components have been exaggerated for clarity. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다.1A and 1B are diagrams illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치는 원통형 진공 용기(152), 상기 진공 용기(152)의 외부 측면을 따라 상기 진공 용기(152)의 축방향으로 배치된 복수의 자성체 코어들(132), 상기 자성체 코어들(132) 각각을 감싸고 있는 복수의 코일들(122), 및 상기 코일들(122)에 전류를 공급하는 전원(112)을 포함한다. 상기 코일들(122)에 의한 유도 전계는 상기 진공 용기(122) 내부에 플라즈마를 형성한다.1A and 1B, the plasma generating apparatus includes a
상기 진공 용기(152)는 원통형일 수 있다. 상기 진공 용기(152)는 직선 부위를 가질 수 있다. 상기 진공 용기(152)는 사각통형 또는 벨자(bell-jar)형 등으로 변형될 수 있다. 상기 진공 용기(152)는 유전체가 바람직할 수 있다. 상기 진공 용기(152)는 쿼츠, 알루미나, 또는 세라믹 재질일 수 있다.The
상기 진공 용기(152)는 뚜껑(154)을 포함할 수 있다. 상기 뚜껑(154)은 금속으로 형성될 수 있다. 상기 뚜껑(154)의 중심부위에 가스 라인(153)이 배치될 수 있다. 상기 가스 라인(153)을 통하여 가스가 공급될 수 있다. 상기 가스는 아르곤, 헬륨, 질소와 같은 케리어(carrier) 가스와 공정 가스를 포함할 수 있다. 상기 공정 가스는 NF3와 같은 불소 포함 가스 또는 BCl3와 같은 염소 포함 가스일 수 있다. 상기 공정 가스는 공정 용기에서 진행하는 공정에 따라 다양하게 변형될 수 있다.The
상기 자성체 코어들(132)은 페라이트 재질일 수 있다. 상기 자성체 코어들(132)은 봉 형상 또는 막대 형상을 가질 수 있다. 상기 자성체 코어(132)의 단면은 사각형에 한하지 않고 원형, 타원형, 다각형 등으로 다양하게 변형될 수 있다. 상기 자성체 코어들(132)은 상기 진공 용기(152)의 중심축 방향으로 상기 진공 용기(152)의 외측에 일정한 간격을 가지고 배치될 수 있다. 상기 자성체 코어들(132)을 4 개 이상이 바람직할 수 있다. The
코일(122)은 자성체 코어(132)를 감쌀 수 있다. 상기 코일(122)의 권선수는 1 턴 이상일 수 있다. 상기 코일들(122)의 감는 방향은 모든 동일할 수 있다. 상기 코일(122)에 흐르는 교류 또는 RF 전류에 의하여 발생한 자기장(B)은 상기 자성체 코어(132)에 집속될 수 있다. 상기 자성체 코어(132)의 길이는 상기 진공 용기(152)의 길이보다 길 수 있다. 이 경우, 상기 자성체 코어에 의한 자기장은 상기 진공 용기(152)의 내부를 적게 통과할 수 있다.The
상기 자기장(B)에 시간에 변하면, 상기 자성체 코어(132)의 내부 및 외부에 상기 자성체 코어(132)를 감싸는 원주 방향(방위각 방향)으로 유도 전계(E1)가 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 자성체 코어(132)의 내부에 발생하는 유도 전계는 와전류에 의하여 상기 자성체 코어(132)를 가열할 수 있다. 또한, 시간에 따른 상기 자기장의 변화는 히스테리시스 손실(Hysteresis Loss)을 유발하여 상기 자성체 코어(132)를 가열할 수 있다. 상기 자성체 코어(132)의 외부에서 발생하는 유도 전계(E1)는 상기 진공 용기(152) 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 상기 자성체 코어들(132)이 상기 진공 용기(152)의 주위에 조밀하게 배치되면, 상기 유도 전계는 상기 진공 용기(152)의 중심축에 대하여 방위각 방향으로 유도 전계를 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 유도 전계는 변압기의 2차축 코일을 형성하여 효율적인 방전을 유도할 수 있다. 플라즈마(10)는 상기 가스를 분해 또는 여기(exciting)하여 활성종을 형성할 수 있다.When the magnetic field B changes in time, an induction electric field E1 may be generated in a circumferential direction (azimuth direction) surrounding the
냉각부(133)는 상기 자성체 코어(132)를 냉각하는 수단일 수 있다. 상기 냉각부(133)는 모세관 현상을 이용하는 열 파이프(heat pipe), 냉매가 흐르는 냉각판, 및 금속 스트립 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 냉각부(133)는 상기 자성체 코어(132)에 면으로 접촉할 수 있다.The
코일(122)은 자성체 코어(132)을 감을 수 있다. 상기 코일(122)은 와이어 형태 또는 스트립 형태일 수 있다. 상기 코일들(122)은 구리 또는 구리에 은 도금될 수 있다. 보조 코일(123)은 인접한 상기 코일들(122)을 서로 연결할 수 있다. 상기 코일들(122)은 동일한 방향으로 감길 수 있다. 상기 코일들(122)에 의하여 형성되는 자기장의 방향은 동일한 방향일 수 있다. 이에 따라, 상기 코일들(122)에 의하여 유도되는 유도 전계는 보강 간섭할 수 있다. 상기 보조 코일(123)은 상기 진공 용기(152)를 감싸는 원형 코일 형상 또는 헬리칼 형상일 수 있다. 이에 따라, 상기 보조 코일(123)에 의하여 형성된 유도 전계(E2)는 상기 진공 용기(152)의 내부에서 방위각 성분을 가질 수 있다. 상기 코일들(122)에 의하여 형성된 전계(E1)와 상기 보조 코일(123)에 의하여 형성된 유도 전계(E2)는 방위각 성분의 플라즈마 전류를 유도할 수 있다. 상기 코일들(122)은 서로 직렬 연결될 수 있다. 상기 보조 코일(123)에 인가되는 전압은 플라즈마 초기 방전을 유도할 수 있다.The
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 보조 코일(123)은 상기 진공 용기를 감싸고, 상기 전원에 직접 연결될 수 있다. According to a modified embodiment of the present invention, the
전원(112)은 10KHz 내지 20 Mhz의 정현파를 출력할 수 있다. 상기 전원(112)의 주파수는 상기 자성체 코어(132)의 특성에 의존할 수 있다. 상기 자성체 코어(132)가 페라이트 코어인 경우, 상기 전원(112)의 주파수는 100 Khz 내지 1Mhz일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 전원(112)의 주파수는 400Khz 내외일 수 있다.The
임피던스 매칭 회로(114)는 상기 전원(112)의 전력을 부하에 최대로 전달하는 수단일 수 있다. 상기 전원(112)의 주파수가 높아지면, 상기 임피던스 매칭 회로(114)가 필요할 수 있다. The
연결부(148)는 상기 진공 용기(152)의 타단에 배치되어, 상기 진공 용기(152)와 공정 용기(142)를 서로 연결할 수 있다. 예를 들어, 상기 진공 용기(152)의 직경과 상기 공정 용기(142)의 직경이 다른 경우, 상기 연결부(148)는 테이퍼질 수 있다.The
상기 공정 용기(142)는 에싱(ashing) 공정, 식각 공정, 표면 처리 공정, 증착 공정 등을 수행할 수 있다. 상기 공정 용기(142)는 반도체 공정 또는 LCD 공정용을 수행할 수 있다. 상기 공정 용기(142)는 별도의 가스 라인 및 배기 라인을 포함할 수 있다.The
가스 분배부(143)는 상기 진공 용기(152)에서 생성된 활성종을 상기 공정 용기(142)에 배분하는 수단일 수 있다. 상기 가스 분배부(143)는 복수의 홀을 포함하는 배플(baffle)일 수 있다. 상기 가스 분배부(143)의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 상기 가스 분배부(143)에 별도의 RF 전력 또는 DC 전력이 인가될 수 있다. 상기 가스 분배부(143)는 상기 공정 용기(142)와 상기 연결부(148)가 접촉하는 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 진공 용기(152)에서 생성된 활성종을 상기 공정 용기(142)에 균일하게 배분할 수 있다. The
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 가스 분배부(143)없이, 상기 진공 용기(152)에서 생성된 플라즈마가 상기 공정 용기(142)에 직접 도달할 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the plasma generated in the
기판 홀더(146)는 기판(144)을 지지하는 수단일 수 있다. 상기 기판(144)은 반도체 기판, 플라스틱 기판, 또는 유리 기판 등일 수 있다. 상기 기판(144) 상에 반도체 소자, LCD 소자, 태양 전지 등이 생성될 수 있다. 상기 기판 홀더(146)는 에너지 인가 수단을 포함할 수 있다. 상기 에너지 인가 수단은 RF 전력일 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 원통형 진공 용기의 외부에 봉 또는 막대 형상의 자성체 코어를 포함한다. RF 전류 또는 교류 전류는 상기 자성체 코어를 감고 있는 코일에 흐른다. 상기 코일의 권선 방향은 동일하게 유지된다. 이에 따라, 상기 자성체 코어에 유도되는 시변 자기장의 방향은 동일하게 유지된다. 이 경우, 상기 자성체 코어에 감기는 코일의 감는 방법은 상황 및 목적에 따라 다양하게 변형될 수 있다.The plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a magnetic core having a rod or rod shape on the outside of the cylindrical vacuum container. RF current or alternating current flows through the coil around the magnetic core. The winding direction of the coil remains the same. Accordingly, the direction of the time-varying magnetic field induced in the magnetic core is kept the same. In this case, the winding method of the coil wound around the magnetic core may be modified in various ways depending on the situation and purpose.
상기 자성체 코어에 감긴 코일은 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있다. 이 경우, 코일의 권선수, 권선 방향 및 직렬 병렬 연결은 임피던스 매칭 회로와 관계한다.Coils wound around the magnetic core may be connected in series or in parallel. In this case, the number of turns of the coil, the winding direction and the series parallel connection are related to the impedance matching circuit.
자성체 코어의 개수 및 간격은 플라즈마 초기 방전에 최적의 조건을 만족시키도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 자성체 코어는 페라이트 막대 형태를 유지하면서 페라이트 막대와 막대 사이를 가로지르는 상기 보조 코일에 인가되는 전압으로 플라즈마 초기 방전이 이루어짐이 바람직하다.The number and spacing of the magnetic cores may be configured to satisfy optimal conditions for the plasma initial discharge. In addition, the magnetic core is preferably the initial plasma discharge to the voltage applied to the auxiliary coil across the ferrite rod and the bar while maintaining the ferrite rod shape.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다. 도 1에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.2 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIG. 1 will be omitted.
도 1a 및 도 2를 참조하면, 전력 분배부(115)는 상기 임피던스 매칭회로(114)와 코일들(122) 사이에 배치될 수 있다. 상기 코일들(122)은 서로 병렬 연결될 수 있다. 상기 전력 분배부(115)는 상기 코일들의 연결 관계를 제공할 수 있다. 보조 코일(123)은 진공 용기(152)를 감싸도록 배치되고, 전원(112)에 연결될 수 있다.1A and 2, the
본 발명의 변형될 실시예에 따르면, 상기 코일들(122)의 일부는 직렬 연결되거나, 또는 상기 코일들(122)의 일부는 병렬 연결될 수 있다. 또한, 상기 코일들(122)의 일부는 별도의 전원에 연결될 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, some of the
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다. 도 1에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.3 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIG. 1 will be omitted.
도 3을 참조하면, 자성체 코어(132a,132b)는 상부 자성체 코어(132a) 및 하부 자성체 코어(132b)를 포함한다. 또한, 코일(122a,122b)은 상기 상부 자성체 코어(132a)를 감싸는 상부 코일(122a)과 상기 하부 자성체 코어(132b)를 감싸는 하부 코일(122b)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the
상기 상부 자성체 코어(132a)는 진공 용기(152)의 주위에 등 간격으로 배치된다. 또한, 상기 하부 자성체 코어(132b)는 상기 상부 자성체 코어(132a)와 이격되어 상기 진공 용기(152)의 주위에 등 간격으로 배치된다. 상기 상부 자성체 코어(132a)의 개수와 상기 하부 자성체 코어(132b)의 개수는 동일할 수 있다. 또한, 상기 상부 자성체 코어(132a)와 상기 하부 자성체 코어(132b)는 서로 정렬될 수 있다.The upper
상부 코일들(122a)에 의하여 형성되는 자기장의 방향은 동일할 수 있다. 또한, 하부 코일들(122b)에 의하여 형성되는 자기장의 방향은 동일할 수 있다. 한편, 상기 상부 코일들(122a)에 형성된 자기장의 위상은 상기 하부 코일들(122b)에 형성된 자기장의 위상과 180도 차이를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 코일들(122a)과 상기 하부 코일들(122b) 사이의 상기 진공 용기(152)의 내부 영역에 유도 전계가 발생하지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 유도 전계가 발생하지 않는 영역에 인접한 상기 진공 용기(152)의 측면에 가스 라인(153)이 배치될 수 있다.The direction of the magnetic field formed by the
상기 자성체 코어(132a,132b)는 세그먼트화되어 2단 이상으로 구성될 수 있다. 이 경우, 원통형 진공 용기 내부의 플라즈마 밀도의 균일도 향상을 위하여, 상기 세그먼트된 자성체 코어는 서로 엇갈려 배치될 수 있다.The
또한, 상기 자성체 코어(132a,132b)에 연결되는 코일의 권선 방향은 필요에 따라 정방향과 역방향일 수 있고, 상기 코일들(122a,122b)의 전기적 연결관계는 직렬 및/또는 병렬 연결일 수 있다.In addition, a winding direction of a coil connected to the
상기 자성체 코어(132a,132b)에 연결되는 코일의 권선 방향에 따라 상기 자성체 코어(132a,132b)에 인가되는 자기장의 방향이 결정되므로, 적절한 조합을 통하여 최적의 플라즈마는 발생될 수 있다.Since the direction of the magnetic field applied to the
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다. 도 1에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.4 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIG. 1 will be omitted.
도 4를 참조하면, 코일(122)은 자성체 코어(132)를 감싸도록 배치된다. 상기 코일(122)은 이웃한 코일과 연결된다. 보조 코일(123)은 이웃한 코일들을 연결할 수 있다. 상기 보조 코일(123)은 헬리칼 형태를 가지고 진공 용기를 감싸도록 배치될 수 있다. Referring to FIG. 4, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다. 도 1에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.5 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIG. 1 will be omitted.
도 5를 참조하면, 기판 처리 장치는 기판을 처리하는 공정 용기(142), 상기 공정 용기(142)에 가스를 분배하는 가스 분배부(143), 상기 가스 분배부(143)에 활성종을 공급하는 원격 플라즈마 장치(100), 및 상기 원격 플라즈마 장치(100)와 상기 공정 용기(142)를 연결하는 스페이서(162)를 포함한다.Referring to FIG. 5, a substrate processing apparatus supplies active species to a
상기 공정 용기(142)는 식각 공정, 증착 공정 등을 수행할 수 있다. 상기 가스 분배부(143)는 상기 공정 용기(142)의 상단부에 배치되어 상기 원격 플라즈마 장치(100)의 활성종을 기판(144) 또는 상기 공정 용기(142)에 제공할 수 있다.The
상기 원격 플라즈마 장치(100)는 파이프 형상의 진공 용기(152), 상기 진공 용기(152)의 외부 측면을 따라 일정한 간격으로 상기 진공 용기(152)의 축방향으로 배치된 복수의 자성체 코어들(132), 상기 자성체 코어들(132) 각각을 감싸고 있는 복수의 코일들(122), 및 상기 코일들(122)에 전류를 공급하는 전원(112)을 포함한다. 상기 코일들(122)에 의한 유도 전계는 상기 진공 용기(152) 내부에 플라즈마를 형성한다. 뚜겅(154)은 상기 진공 용기(154)의 일단에 배치될 수 있다. 하부 포트(155)는 상기 진공 용기(152)의 타단에 배치될 수 있다. 상기 하부 포트(155)는 상기 진공 용기(152) 내의 가스, 플라즈마, 활성종을 배기하는 수단일 수 있다.The
상기 하부 포트(152)는 상기 스페이서(162)를 통하여 상기 공정 용기(142)와 연결될 수 있다. 상기 스페이서(162)는 일정한 직경을 가진 원통 형상일 수 있다.The
연결부(148)는 상기 스페이서(162)와 상기 공정 용기(142)를 연결할 수 있다. 상기 연결부(148)는 테이퍼진 원통 형상일 수 있다. The
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these embodiments, and has been claimed by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It includes all the various forms of embodiments that can be implemented without departing from the spirit.
152: 진공 용기
132: 자성체 코어들
122: 코일들
112: 전원
114: 임피던스 매칭회로
162: 스페이서
148: 연결부
154: 뚜껑152: vacuum container
132: magnetic cores
122: coils
112: power
114: impedance matching circuit
162: spacer
148: connection
154: lid
Claims (18)
상기 진공 용기의 외부 측면을 따라 상기 진공 용기의 축방향으로 배치된 봉 형상의 복수의 자성체 코어들;
상기 자성체 코어들 각각을 감싸고 있는 복수의 코일들; 및
상기 코일들에 전류를 공급하는 전원을 포함하고,
상기 코일들에 의한 유도 전계가 상기 진공 용기 내부에 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.A cylindrical vacuum vessel formed of a dielectric;
A plurality of rod-shaped magnetic cores disposed in an axial direction of the vacuum vessel along an outer side surface of the vacuum vessel;
A plurality of coils surrounding each of the magnetic cores; And
A power supply for supplying current to the coils,
And the induced electric field by the coils forms a plasma inside the vacuum chamber.
상기 진공 용기의 외부 측면을 따라 상기 진공 용기의 축방향으로 배치되는 복수의 자성체 코어들;
상기 자성체 코어들 각각을 감싸고 있는 복수의 코일들; 및
상기 코일들에 전류를 공급하는 전원을 포함하고,
상기 코일들에 의한 유도 전계가 상기 진공 용기 내부에 플라즈마를 형성하고,
상기 자성체 코어는:
상기 진공 용기의 주위에 배치된 상부 자성체 코어들; 및
상기 상부 자성체 코어들과 이격되어 배치된 하부 자성체 코어들을 포함하고,
상기 자성체 코어들을 감싸고 있는 복수의 코일들은:
상기 상부 자성체 코어들의 일부를 감싸고 있는 복수의 상부 코일들; 및
상기 하부 자성체 코어들의 일부를 감싸고 있는 복수의 하부 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.Cylindrical vacuum vessel;
A plurality of magnetic cores disposed in the axial direction of the vacuum vessel along the outer side of the vacuum vessel;
A plurality of coils surrounding each of the magnetic cores; And
A power supply for supplying current to the coils,
An induction electric field by the coils forms a plasma inside the vacuum vessel,
The magnetic core is:
Upper magnetic cores disposed around the vacuum vessel; And
Lower magnetic cores spaced apart from the upper magnetic cores,
The plurality of coils surrounding the magnetic cores are:
A plurality of upper coils surrounding portions of the upper magnetic cores; And
And a plurality of lower coils surrounding a portion of the lower magnetic cores.
인접한 상기 코일들을 서로 연결하는 보조 코일을 더 포함하고,
상기 보조 코일은 상기 진공 용기를 감싸고, 상기 진공 용기와 밀착되어 플라즈마의 초기 방전을 유도하고, 상기 진공 용기 내부에 방위각 성분의 유도 전계를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
Further comprising an auxiliary coil connecting the adjacent coils to each other,
The auxiliary coil surrounds the vacuum vessel, is in close contact with the vacuum vessel to induce an initial discharge of the plasma, plasma generating apparatus, characterized in that to form an induction electric field of the azimuth component inside the vacuum vessel.
상기 코일들의 전부 또는 일부는 서로 직렬 또는 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
All or some of the coils are connected in series or in parallel with each other.
상기 코일들에 의하여 상기 자성체 코어들에 유도된 자기장의 방향은 서로 같은 방향인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
The direction of the magnetic field induced in the magnetic cores by the coils are in the same direction as each other.
상기 자성체 코어는:
상기 진공 용기의 주위에 배치된 상부 자성체 코어들; 및
상기 상부 자성체 코어들과 이격되어 배치된 하부 자성체 코어들을 포함하고,
상기 자성체 코어들을 감싸고 있는 복수의 코일들은:
상기 상부 자성체 코어들의 일부를 감싸고 있는 복수의 상부 코일들; 및
상기 하부 자성체 코어들의 일부를 감싸고 있는 복수의 하부 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
The magnetic core is:
Upper magnetic cores disposed around the vacuum vessel; And
Lower magnetic cores spaced apart from the upper magnetic cores,
The plurality of coils surrounding the magnetic cores are:
A plurality of upper coils surrounding portions of the upper magnetic cores; And
And a plurality of lower coils surrounding a portion of the lower magnetic cores.
상기 상부 자성체 코어들의 자기장의 방향과 상기 하부 자성체 코어들의 자기장의 방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method of claim 6,
And the direction of the magnetic fields of the upper magnetic cores and the direction of the magnetic fields of the lower magnetic cores are opposite to each other.
상기 코일들은 서로 연결되어 상기 진공 용기를 헬리칼 형태로 감싸는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
And the coils are connected to each other to enclose the vacuum vessel in a helical form.
상기 자성체 코어에 접촉하여 배치되는 냉각부를 더 포함하고,
상기 냉각부는 상기 자성체 코어에서 발생하는 열을 냉각하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a cooling unit disposed in contact with the magnetic core,
And the cooling unit cools heat generated from the magnetic core.
상기 냉각부는 열 파이프(heat pipe), 냉매가 흐르는 냉각판, 및 금속 스트립 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.10. The method of claim 9,
And the cooling unit includes at least one of a heat pipe, a cooling plate through which a refrigerant flows, and a metal strip.
상기 진공 용기의 일단에 배치된 뚜껑;
상기 진공 용기의 타단에 배치된 연결부;
기판 홀더를 포함하고 상기 연결부에 연결되고 공정을 진행하는 공정 용기; 및
상기 공정 용기와 상기 연결부 사이 또는 상기 공정 용기 상부에 배치된 가스 분배부 중에서 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 진공 용기에서 발생한 활성종을 상기 공정 공기에 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
A lid disposed at one end of the vacuum container;
A connection part disposed at the other end of the vacuum container;
A process container including a substrate holder and connected to the connection portion and performing a process; And
Further comprising at least one of a gas distribution portion disposed between the process vessel and the connection portion or above the process vessel,
And providing the active species generated in the vacuum vessel to the process air.
상기 전원과 상기 코일들 사이에 배치되어 상기 전원의 전력을 상기 코일들에 전달하는 임피던스 매칭 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
And an impedance matching circuit disposed between the power supply and the coils to transfer the power of the power supply to the coils.
상기 전원의 주파수는 100 Khz 내지 1 Mhz 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
The frequency of the power source is a plasma generator, characterized in that 100 Khz to 1 Mhz.
상기 자성체 코어들은 막대 형태의 페라이트 코어인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
Wherein said magnetic cores are rod-shaped ferrite cores.
상기 자성체 코어들은 적어도 4 개 이상이고 균일한 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
And at least four magnetic cores and arranged at uniform intervals.
상기 코일들의 권선수는 적어도 하나 이상이고, 상기 코일들의 감긴 방향은 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1 or 2,
And at least one winding number of the coils, and a winding direction of the coils is the same.
상기 진공 용기의 외부 측면을 따라 일정한 간격으로 상기 진공 용기의 축방향으로 배치된 복수의 자성체 코어들;
상기 진공 용기의 일단에 배치되고 가스가 공급되는 가스라인을 포함하는 뚜껑;
상기 자성체 코어들 각각을 감싸고 있는 복수의 코일들; 및
상기 코일들에 전류를 공급하는 전원을 포함하고,
상기 코일들에 의한 유도 전계가 상기 진공 용기 내부에 플라즈마를 형성하고,
상기 자성체 코어는:
상기 진공 용기의 주위에 배치된 상부 자성체 코어들; 및
상기 상부 자성체 코어들과 이격되어 배치된 하부 자성체 코어들을 포함하고,
상기 자성체 코어들을 감싸고 있는 복수의 코일들은:
상기 상부 자성체 코어들의 일부를 감싸고 있는 복수의 상부 코일들; 및
상기 하부 자성체 코어들의 일부를 감싸고 있는 복수의 하부 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.Pipe-shaped vacuum vessels;
A plurality of magnetic cores disposed axially of the vacuum vessel at regular intervals along the outer side of the vacuum vessel;
A lid disposed at one end of the vacuum vessel and including a gas line to which gas is supplied;
A plurality of coils surrounding each of the magnetic cores; And
A power supply for supplying current to the coils,
An induction electric field by the coils forms a plasma inside the vacuum vessel,
The magnetic core is:
Upper magnetic cores disposed around the vacuum vessel; And
Lower magnetic cores spaced apart from the upper magnetic cores,
The plurality of coils surrounding the magnetic cores are:
A plurality of upper coils surrounding portions of the upper magnetic cores; And
And a plurality of lower coils surrounding a portion of the lower magnetic cores.
상기 공정 용기에 가스를 분배하는 가스 분배부;
상기 가스 분배부에 활성종을 공급하는 원격 플라즈마 장치; 및
상기 원격 플라즈마 장치와 상기 공정 용기를 연결하는 스페이서를 포함하고,
상기 원격 플라즈마 장치는:
파이프 형상의 진공 용기;
상기 진공 용기의 외부 측면을 따라 일정한 간격으로 상기 진공 용기의 축방향으로 배치된 복수의 자성체 코어들;
상기 자성체 코어들 각각을 감싸고 있는 복수의 코일들; 및
상기 코일들에 전류를 공급하는 전원을 포함하고,
상기 코일들에 의한 유도 전계가 상기 진공 용기 내부에 플라즈마를 형성하고,
상기 자성체 코어는:
상기 진공 용기의 주위에 배치된 상부 자성체 코어들; 및
상기 상부 자성체 코어들과 이격되어 배치된 하부 자성체 코어들을 포함하고,
상기 자성체 코어들을 감싸고 있는 복수의 코일들은:
상기 상부 자성체 코어들의 일부를 감싸고 있는 복수의 상부 코일들; 및
상기 하부 자성체 코어들의 일부를 감싸고 있는 복수의 하부 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
A process vessel for processing the substrate;
A gas distribution unit distributing gas to the process vessel;
A remote plasma apparatus for supplying active species to the gas distribution unit; And
A spacer connecting the remote plasma apparatus and the process vessel;
The remote plasma device is:
Pipe-shaped vacuum vessels;
A plurality of magnetic cores disposed axially of the vacuum vessel at regular intervals along the outer side of the vacuum vessel;
A plurality of coils surrounding each of the magnetic cores; And
A power supply for supplying current to the coils,
An induction electric field by the coils forms a plasma inside the vacuum vessel,
The magnetic core is:
Upper magnetic cores disposed around the vacuum vessel; And
Lower magnetic cores spaced apart from the upper magnetic cores,
The plurality of coils surrounding the magnetic cores are:
A plurality of upper coils surrounding portions of the upper magnetic cores; And
And a plurality of lower coils surrounding a portion of the lower magnetic cores.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN107014245A (en) * | 2017-04-19 | 2017-08-04 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | A kind of method that utilization magnetic controlled plasma reduces ablation problem in weapon barrel |
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- 2010-09-28 KR KR1020100093616A patent/KR101028215B1/en active IP Right Grant
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