KR101548922B1 - High-density plasma redemption source apparatus - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a high density confined plasma source device. According to the present invention, the high density confined plasma source device includes a reactor comprising an upper chamber including an inlet for the injection of gas, a lower chamber including an outlet for the discharge of the gas, and a torus-shaped path; ferrite cores formed in the upper and lower chambers respectively; a gas supply part supplying the gas into the reactor through the inlet; and a discharging part connected to the outlet of the reactor, and discharging the gas. In the reactor, a torus-shaped cylindrical path or square path is formed. According to the present invention, high density plasma is formed in the reactor with a donut-shaped loop and an active species is more generated, the density of plasma is increased according to the number and placement of ferrite cores and permanent magnets, and a degree of the density is controlled according to the number of the magnets inserted into a chamber body, and therefore, the present invention is capable of easily handling the generation of the high efficiency active species for a processed object.

Description

고밀도 구속 플라즈마 소스 장치{High-density plasma redemption source apparatus}[0001] The present invention relates to a high-density plasma redemption source apparatus,

본 발명은 고밀도 구속 플라즈마 소스 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마스 발생기의 챔버의 형상이 원형의 토러스 형상이거나 사각 또는 다각형의 형태로 구성되고 고밀도 구속 플라즈마 소스를 발생시켜 반도체 및 디스플레이 공정의 가공 공정에 사용되기 위한 고밀도 구속 플라즈마 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a high density confinement plasma source apparatus, and more particularly, to a plasma source apparatus in which the shape of a chamber of a plasma source generator is a circular torus shape or a rectangular or polygonal shape and generates a high density confined plasma source, To a high-density confinement plasma apparatus for use in a process.

일반적으로 플라즈마 방전은 대전종(charged species)과 활성종(radical) 중성종(neutral species)등이 생성된다. Generally, a plasma discharge generates a charged species and an active neutral species.

반도체 및 디스플레이 가공 공정은 플라즈마에서 생성된 활성종(radical) 및 이온 들을 이용해 가공에 이용된다. Semiconductor and display fabrication processes are used for processing by using active radicals and ions generated in the plasma.

최근 미세 공정 기술의 발달에 따른 가공 방법에 있어서도 플라즈마가 가공물에 직접 접촉 하지 않고 원격 플라즈마 발생 장치에 의해 활성종 라디칼을 만들어 가공용 용기에 라디칼을 공급하여 공정을 진행하는 방식이 많이 사용된다. Recently, in the processing method according to the development of fine processing technology, plasma is not directly contacted to a workpiece, but a method is used in which a radical is generated by a remote plasma generator to supply radicals to the processing vessel and the process is carried out.

이와 관련 선행기술로는 국내 공개 특허 공개 번호 특2001-0021723호의 "원격 플라즈마 세정장치"가 개시된 바 있다. As a prior art related to this, a "remote plasma cleaning apparatus" of Korean Laid-open Patent Publication No. 2001-0021723 has been disclosed.

하지만 원격 플라즈마 발생 장치의 문제점은 활성종 라디칼의 생성 효율을 얼마나 높이는가에 따라 생산성이 좌우되는 문제점이 있다.However, the problem with the remote plasma generator is that the productivity is dependent on how much the efficiency of radical radical generation is increased.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 원격플라즈마 발생기의 반응기 형상을 도넛 형상으로 구성하고, 페라이트 코어와, 영구자석을 구비하여 이루어지는 고밀도 플라즈마 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a high density plasma generating apparatus comprising a reactor shape of a remote plasma generator in a toroidal shape and a ferrite core and a permanent magnet. have.

상기한 본 발명의 목적은, SUMMARY OF THE INVENTION [0008]

상부챔버와 하부챔버가 결합되어 구성되며, 상부챔버에는 가스가 주입되는 입구가 형성되고, 하부챔버에는 가스가 배출되는 출구가 형성되며, 내부에는 통로가 형성된 반응기;The upper chamber and the lower chamber being coupled to each other, an upper chamber having an inlet for injecting gas, an upper chamber having an outlet for discharging the gas, and a passageway formed therein;

상기 상부챔버 및 하부챔버에 각기 형성된 페라이트 코어;A ferrite core formed in each of the upper chamber and the lower chamber;

상기 입구를 통해 반응기의 내부로 가스를 공급하는 가스공급부;A gas supply unit for supplying gas into the reactor through the inlet;

상기 반응기의 출구에 연결되며, 분해된 가스가 배출되는 배출부;를 포함하고,And a discharge port connected to the outlet of the reactor and through which the decomposed gas is discharged,

상기 반응기는, 내부에 토러스 형태의 원형 통로 또는 사각형 통로가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 발생 장치에 의해 달성될 수 있다.The reactor may be provided with a torus-shaped circular passage or a rectangular passage formed therein.

상기 입구에는 영구자석이 장착되며, 상기 영구자석은 입구 주변에 형성된 틀 또는 홈에 결합되는 것을 특징으로 한다. A permanent magnet is mounted on the entrance, and the permanent magnet is coupled to a frame or groove formed around the entrance.

상기 출구에도 영구자석이 장착되며, 상기 영구자석은 출구 주변에 형성된 틀 또는 홈에 결합되는 것을 특징으로 한다. The permanent magnet is mounted to the outlet, and the permanent magnet is coupled to a frame or groove formed around the outlet.

상기 영구자석은 원통형 또는 막대형인 것을 특징으로 한다. The permanent magnet is characterized by being cylindrical or rod-shaped.

상기 영구자석은 1개당 100 가우스 이상의 자력을 갖는 것을 특징으로 한다. And the permanent magnet has a magnetic force of 100 Gauss or more per one.

상기 상부챔버는 입구측에 히팅자켓이 형성되어 가스 온도를 높이도록 한 것을 특징으로 한다. And the upper chamber has a heating jacket formed on the inlet side to increase the gas temperature.

상기 히팅자켓은 입구를 관통하여 결합되며 상부챔버의 통로까지 인입되는 것으로, 가열원이 내장되어 20~200℃로 발열시켜 유입되는 가스를 가열하도록 한 것을 특징으로 한다. The heating jacket penetrates through the inlet and is connected to the passage of the upper chamber. The heating jacket heats the gas flowing into the heating chamber at 20 to 200 ° C.

상기 반응기는 통로의 내부에 히팅 및 에너지 전달을 위한 UV램프가 형성된 것을 특징으로 한다.
The reactor is characterized in that a UV lamp for heating and energy transfer is formed inside the passage.

본 발명에 따르면, 도넛 형태의 루프를 가지는 반응기에서 페라이트 코어와 영구자석을 이용해서 고밀도 플라즈마를 형성하고 활성종 발생을 높일 수 있게 된다.According to the present invention, in a reactor having a donut-shaped loop, a ferrite core and a permanent magnet can be used to form a high-density plasma and increase the generation of active species.

또한 반응기의 페라이트 코어와 영구자석 배치 및 수에 따라 플라즈마 밀도 증가 가 가능하며 반응기 입,출구 챔버 바디에 삽입된 영구자석의 수에 따라 플라즈마 밀도 정도를 조절 할 수 있어 가공물에 필요한 고효율의 활성종 발생 대응이 용이한 효과가 있다.
In addition, the plasma density can be increased according to the arrangement and number of the ferrite core and the permanent magnet in the reactor, and the plasma density can be controlled according to the number of permanent magnets inserted into the reactor inlet and outlet chamber bodies. There is an effect that it is easy to cope with.

도 1은 본 발명에 따른 고밀도 구속 플라즈마 소스 장치를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 고밀도 구속 플라즈마 소스 장치의 실시 형태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 고밀도 구속 플라즈마 소스 장치를 이용하여 CF4의 분해율을 나타낸 도면.1 is a cross-sectional view of a high-density confinement plasma source apparatus according to the present invention,
Figure 2 schematically illustrates an embodiment of a high density confined plasma source apparatus according to the present invention,
3 is a graph showing the decomposition rate of CF 4 using a high density confined plasma source apparatus according to the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It does not mean anything.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
In addition, the sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation, and the terms defined specifically in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user, operator It should be noted that the definitions of these terms should be made on the basis of the contents throughout this specification.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 고밀도 구속 플라즈마 소스 장치를 나타낸 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 고밀도 구속 플라즈마 소스 장치의 실시 형태를 개략적으로 나타낸 도면, 도 3은 본 발명에 따른 고밀도 구속 플라즈마 소스 장치를 이용하여 CF4의 분해율을 나타낸 도면이다.
1 is a cross-sectional view of a high-density confinement plasma source apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a schematic view of an embodiment of a high-density confinement plasma source apparatus according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a graph showing the decomposition ratio of CF 4 using a constrained plasma source device. FIG.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고밀도 구속 플라즈마 소스 장치는,1 to 3, a high density confinement plasma source apparatus according to the present invention includes:

상부챔버(2)와 하부챔버(4)가 결합되어 구성되며, 상부챔버(2)에는 가스가 주입되는 입구(22)가 형성되고, 하부챔버(4)에는 가스가 배출되는 출구(42)가 형성되며, 내부에는 통로(6)가 형성된 반응기(100);The upper chamber 2 and the lower chamber 4 are coupled to each other with an inlet 22 through which gas is injected into the upper chamber 2 and an outlet 42 through which the gas is discharged into the lower chamber 4 A reactor 100 in which a passage 6 is formed;

상기 상부챔버(2) 및 하부챔버(4)에 각기 형성된 페라이트 코어(200);A ferrite core (200) formed in the upper chamber (2) and the lower chamber (4), respectively;

상기 입구(22)를 통해 반응기(100)의 내부로 가스를 공급하는 가스공급부(미도시);A gas supply unit (not shown) for supplying gas into the reactor 100 through the inlet 22;

상기 반응기(100)의 출구(42)에 연결되며, 분해된 가스가 배출되는 배출부(미도시);를 포함하여 구성된다.
And a discharge unit (not shown) connected to the outlet 42 of the reactor 100 and discharging the decomposed gas.

상기 반응기(100)는 상부챔버(2)와 하부챔버(4)가 결합된다.
상부챔버(2) 및 하부챔버(4)에는 각기 통로(6)가 형성되며, 상부챔버(2) 및 하부챔버(4)가 맞결합되었을때 각각의 통로(6)가 서로 통하게 된다. The reactor 100 is coupled with the upper chamber 2 and the lower chamber 4.
Each of the upper and lower chambers 2 and 4 has a passage 6 and each of the passages 6 communicates with each other when the upper chamber 2 and the lower chamber 4 are engaged with each other.

통로(6)는 대략 토러스 형태의 원형 또는 사각형으로 이루어진다.The passages (6) are made of a circular or rectangular shape approximately in the form of a torus.

상부챔버(2)의 통로(6)에 통하도록 이그나이터(5)가 구비되어 점화 기능을 하게 된다.
An igniter 5 is provided so as to communicate with the passage 6 of the upper chamber 2 to perform an ignition function.

상기 페라이트 코어(200)는 상부챔버(2) 및 하부챔버(4)의 외측에 다수로 형성되는데 다수의 페라이트 코어(200)는 상호 대칭되는 위치에 형성되어 균일한 자기장이 형성될 수 있다.
The ferrite core 200 is formed on the outer side of the upper chamber 2 and the lower chamber 4. The plurality of ferrite cores 200 may be formed at mutually symmetrical positions to form a uniform magnetic field.

상기 반응기(100)의 입구(22) 및 출구(42)에는 영구자석(7)이 각기 구비된다. 입구(22)는 상부챔버(2)에 형성되고, 출구(42)는 하부챔버(4)에 형성된다. Permanent magnets 7 are provided at the inlet 22 and the outlet 42 of the reactor 100, respectively. An inlet 22 is formed in the upper chamber 2 and an outlet 42 is formed in the lower chamber 4.

상기 영구자석(7)은 입구(22) 및 출구(42) 주변에 형성된 틀 또는 홈에 결합된다. The permanent magnet 7 is coupled to a frame or groove formed around the inlet 22 and the outlet 42.

상기 영구자석(7)은 원통형 또는 막대형이며 영구자석(7) 1개당 100 가우스 이상의 자력을 갖는 것이 선택된다.
The permanent magnet 7 is cylindrical or rod-shaped and has a magnetic force of 100 gauss or more per permanent magnet 7.

또한 상기 상부챔버(2)는 입구측에 히팅자켓(8)이 형성되어 가스 온도를 높일 수 있도록 한다. In addition, the upper chamber 2 has a heating jacket 8 formed at its inlet side to increase the gas temperature.

상기 히팅자켓(8)은 입구(22)를 관통하여 결합되며 상부챔버(2)의 통로(6)까지 인입되는 외관체와, 외관체의 내부에 결합된 가열원으로 구성된 것으로, 가열원이 20~200℃로 발열되도록 하여 유입되는 가스가 가열된 상태로 통로(6)에 인입될 수 있다. The heating jacket 8 is composed of an outer casing coupled through the inlet 22 and drawn into the passage 6 of the upper chamber 2 and a heating source coupled to the inside of the outer casing 2. The heating source 20 To 200 [deg.] C so that the inflow gas can be drawn into the passage 6 in a heated state.

히팅자켓(8)의 가열원은 열선이며, 교류 또는 직류 전원의 공급에 의해 발열되도록 한다. The heating source of the heating jacket 8 is a hot wire, and is heated by the supply of AC or DC power.

즉, 히팅자켓(8)은 외관체가 입구(22)에 삽입되거나 또는 열선이 입구(22)에 감싸지는 히팅테잎 타입으로 이루어진다.
That is, the heating jacket 8 is made of a heating tape type in which the outer body is inserted into the inlet 22 or the heating wire is wrapped around the inlet 22.

상기 반응기(100)의 출구(42)에는 가스가 배출되는 배출부가 구비된다.
The outlet (42) of the reactor (100) is provided with a discharge unit for discharging gas.

또한 상기 반응기(100)는 통로(6)의 내부에 히팅 및 에너지 전달을 위한 UV램프(9)가 구비된다. In addition, the reactor 100 is provided with a UV lamp 9 for heating and energy transfer inside the passage 6.

바람직하게는 UV램프(9)는 하부챔버(4)의 통로(6)에 형성되며, 주로 출구(42)에 근접된 위치에 형성된다.
The UV lamp 9 is preferably formed in the passage 6 of the lower chamber 4 and is formed primarily at a position close to the outlet 42. [

도 2는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스 장치가 장비에 장착되어진 모식도이다.2 is a schematic diagram of a high-density plasma source device according to the present invention mounted on an equipment.

이를 참조하면, 웨이퍼 또는 디스플레이패널을 가공하는 위치에 본 발명의 고밀도 플라즈마 소스 장치(A)에서 발생된 플라즈마 소스가 공급되는 반응챔버(300)와, 상기 반응챔버(300)에 연결된 진공펌프(400)를 포함하여 이루어진다.Referring to this, a reaction chamber 300 in which a plasma source generated in the high density plasma source apparatus A of the present invention is supplied to a position where a wafer or a display panel is processed, a vacuum pump 400 connected to the reaction chamber 300 ).

따라서 본 발명의 고밀도 플라즈마 소스 장치에서 고밀도 플라즈마 활성종이 가공할 반응챔버(300)로 주입된 후 화학적 반응이 이루어진 후 진공펌프(400)쪽으로 반응 부산물이 배기되는 구조이다.
Therefore, in the high-density plasma source apparatus of the present invention, the high-density plasma active species is injected into the reaction chamber 300 to be processed, and after the chemical reaction, the reaction by-products are exhausted toward the vacuum pump 400.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, It is obvious that the claims fall within the scope of the claims.

2 : 상부챔버 4 : 하부챔버
6 : 통로 7 : 영구자석
8 : 히팅자켓 22 : 입구
24 : 출구 100 : 반응기
200 : 페라이트 코어 300 : 반응챔버
400 : 진공펌프 2: upper chamber 4: lower chamber
6: passage 7: permanent magnet
8: Heating jacket 22: Entrance
24: outlet 100: reactor
200: ferrite core 300: reaction chamber
400: Vacuum pump

Claims (7)

상부챔버와 하부챔버가 결합되어 구성되며,
상부챔버에는 가스가 주입되는 입구가 형성되고, 하부챔버에는 가스가 배출되는 출구가 형성되며,
상부챔버 및 하부챔버에는 각기 통로가 형성되며, 상부챔버 및 하부챔버가 맞결합되었을때 각각의 통로가 서로 통하게 되며,
상기 주입된 가스가 통로를 통해 이송되도록 형성된 반응기;
상기 반응기의 통로는 내부에 토러스 형태의 원형 또는 사각형으로 형성되며,
상기 상부챔버 및 하부챔버의 각각의 외측에 다수로 형성되며, 상호 대응되는 위치에 형성되는 페라이트 코어;
상기 입구를 통해 반응기의 내부로 가스를 공급하는 가스공급부;
상기 반응기의 출구에 연결되며, 분해된 가스가 배출되는 배출부;를 포함하고,
상기 입구 및 출구 주변에 형성된 틀 또는 홈에 결합되는 영구자석을 포함하고,
상기 상부챔버는 입구측에 히팅자켓이 형성되어 가스 온도를 높이도록 한 것이며,
상기 히팅자켓은
입구를 관통하여 결합되며 상부챔버의 통로까지 인입되는 외관체와, 상기 외관체의 내부에 결합된 가열원으로 구성되며,
상기 가열원이 발열되어 유입되는 가스를 가열시키도록 한 것이며,
상기 반응기는 통로의 내부에 히팅 및 에너지 전달을 위한 UV램프가 형성된 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 발생 장치.
An upper chamber and a lower chamber are combined,
The upper chamber is formed with an inlet through which gas is injected, and the lower chamber is formed with an outlet through which gas is discharged.
Each of the upper chamber and the lower chamber has a passage, and when the upper chamber and the lower chamber are engaged with each other, the passages communicate with each other,
A reactor configured to transfer the injected gas through a passage;
The passage of the reactor is formed in a torus-shaped circular or square shape inside,
A plurality of ferrite cores formed on outer sides of the upper chamber and the lower chamber, the ferrite cores being formed at mutually corresponding positions;
A gas supply unit for supplying gas into the reactor through the inlet;
And a discharge port connected to the outlet of the reactor and through which the decomposed gas is discharged,
A permanent magnet coupled to a frame or groove formed around the inlet and outlet,
The upper chamber is formed with a heating jacket at the inlet side to increase the gas temperature,
The heating jacket
And a heating source coupled to the inside of the outer body, wherein the outer body is connected to the inlet through a passage of the upper chamber,
And the heating source heats the gas to be heated,
Wherein the reactor is provided with a UV lamp for heating and energy transfer inside the passageway.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 영구자석은 1개당 100 가우스 이상의 자력을 갖는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 발생 장치.

The method according to claim 1,
Wherein the permanent magnets have a magnetic force of 100 gauss or more per one.

삭제delete 삭제delete 삭제delete
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