KR101935576B1 - Plasma generator having multi power supply - Google Patents

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최대규
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(주)엔피홀딩스
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Abstract

A plasma generator having a multi-power of the present invention comprises: a chamber body which has a toroidal-shaped plasma discharging channel therein, a gas inlet for providing gases to the plasma discharging channel, and a gas outlet for discharging gases activated in the plasma discharging channel; a gas supplying unit which is connected to the gas inlet of the chamber body, and has one or more first injecting holes having an inclination in a first direction with respect to the plasma discharging channel and one or more second injecting holes having an inclination in a second direction with respect to the plasma discharging channel; a transformer which has a ferrite core installed in the chamber body to cover part of the plasma discharging channel, and a primary coil coiled around the ferrite core; a first power source which is connected to the primary coil; an insulating unit which is connected to the gas outlet of the chamber body to move activated gases; an induction coil which forms plasma inducing-coupled to the inside of the insulating unit; and a second power source which is connected to the induction coil. According to the present invention, gases are supplied to the inside of a plasma chamber while being mixed such that gas supply in the plasma discharging channel is comprehensively uniform.

Description

다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기{PLASMA GENERATOR HAVING MULTI POWER SUPPLY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to plasma generators,

본 발명은 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 활성화된 가스를 배출하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generator having multiple power sources, and more particularly, to a plasma generator having multiple power sources for discharging activated gas using plasma.

플라즈마 방전은 가스를 여기시켜 이온, 자유 라디칼, 원자 및 분자를 함유하는 활성화된 가스를 생성하도록 사용될 수 있다. 활성화된 가스는 반도체 웨이퍼와 같은 고형 물질, 파우더, 및 기타 가스를 처리하는 것을 포함하는 다양한 산업 및 과학 분야에서 사용된다. 플라즈마의 변수 및 처리되는 물질에 대한 플라즈마의 노출에 관한 조건은 기술 분야에 따라 넓게 변화한다. 예를 들면, 몇몇 분야에서는 처리되는 물질이 손상되기 쉬우므로 이온을 낮은 운동 에너지(즉, 몇 전자 볼트)로 사용할 것을 필요로 한다. 이방성 에칭 또는 평탄화된 절연체 증착과 같은 다른 분야에서는 높은 운동 에너지로 이온을 사용할 것을 필요로 한다. 반응성 이온 빔 에칭과 같은 또 다른 분야에서는 이온 에너지의 정밀 제어를 필요로 한다.The plasma discharge can be used to excite the gas to produce an activated gas containing ions, free radicals, atoms and molecules. Activated gases are used in a variety of industrial and scientific fields, including treating solid materials such as semiconductor wafers, powders, and other gases. The parameters of the plasma and the conditions for exposure of the plasma to the material being treated vary widely in the art. For example, in some applications it is necessary to use ions with low kinetic energy (i.e., a few electron volts) since the material being processed is prone to damage. Other fields such as anisotropic etching or planarized insulator deposition require the use of ions with high kinetic energy. In other applications such as reactive ion beam etching, precise control of ion energy is required.

몇몇 분야에서는 처리되는 물질을 높은 밀도의 플라즈마에 직접 노출시키는 것을 필요로 한다. 이러한 분야 중 하나는 이온-활성화된 화학 반응을 생성하는 것이다. 다른 이러한 분야는 높은 종횡비 구조의 에칭 및 그 안으로의 물질 증착을 포함한다. 다른 분야는, 처리되는 물질이 플라즈마로부터 차폐되는 동안, 물질이 이온에 의해 손상되기 쉽거나 처리 공정이 높은 선택비 요구 조건을 갖기 때문에, 원자 및 활성화된 분자를 함유하는 중성 활성화된 가스를 필요로 한다.In some applications it is necessary to expose the treated material directly to a high density plasma. One such area is the generation of ion-activated chemical reactions. Other such fields include etching of high aspect ratio structures and material deposition therein. Another field requires a neutral activated gas containing atoms and activated molecules, because the material is susceptible to damage by ions or the processing process has high selectivity requirements while the material being treated is shielded from the plasma do.

다양한 플라즈마 공급원은 DC 방전, 고주파(RF) 방전, 및 마이크로웨이브 방전을 포함하는 다양한 방식으로 플라즈마를 생성할 수 있다. DC 방전은 가스 내의 두 개의 전극 사이에 전위를 인가함으로써 달성된다. RF 방전은 전원으로부터 플라즈마 내로 에너지를 정전기 또는 유도 결합시킴으로써 달성된다. 평행 판들은 에너지를 플라즈마 내에 유도 결합시키도록 통상적으로 사용된다. 유도 코일은 전류를 플라즈마 내에 유도하도록 통상적으로 사용된다. 마이크로웨이브 방전은 가스를 수용하는 방전 챔버 내에 마이크로웨이브 통과 윈도우를 통해 마이크로웨이브 에너지를 직접 결합시킴으로써 달성된다. 마이크로웨이브 방전은 높게 이온화된 전자 사이클론공명(ECR) 플라즈마를 포함하는 넓은 범위의 방전 조건을 지원하도록 사용될 수 있다.The various plasma sources can generate plasma in a variety of ways including DC discharge, high frequency (RF) discharge, and microwave discharge. DC discharge is achieved by applying a potential between two electrodes in a gas. RF discharge is achieved by electrostatic or inductively coupling energy into the plasma from a power source. Parallel plates are commonly used to inductively couple energy into a plasma. The induction coil is typically used to direct current into the plasma. Microwave discharge is achieved by directly coupling microwave energy through a microwave window into a discharge chamber that houses the gas. Microwave discharges can be used to support a wide range of discharge conditions, including highly ionized electron cyclonic resonance (ECR) plasmas.

마이크로웨이브 또는 다른 타입의 RF 플라즈마 공급원과 비교하여, 토로이달(toroidal) 플라즈마 공급원은 낮은 전기장, 낮은 플라즈마 챔버 부식, 소형화, 및 비용 효과 면에서 장점을 갖는다. 토로이달 플라즈마 공급원은 낮은 전계로 동작하며 전류-종료 전극 및 관련 음극 전위 강하를 내재적으로 제거한다. 낮은 플라즈마 챔버 부식은 토로이달 플라즈마 공급원이 다른 방식의 플라즈마 공급원보다 높은 전력 밀도에서 작동하도록 한다. 또한, 고 투과성 페라이트 코어를 사용하여 전자기 에너지를 플라즈마에 효율적으로 결합시킴으로써, 토로이달 플라즈마 챔버이 상대적으로 낮은 RF 주파수에서 작동하도록 하여 전력 공급 비용을 낮추게 된다. 토로이달 플라즈마 챔버는 반도체 웨이퍼, 평판 디스플레이, 및 다양한 물질의 처리를 위해 불소, 산소, 수소, 질소 등을 포함하는 화학적으로 활성 가스를 생성하도록 사용되어 왔다.Compared to microwave or other types of RF plasma sources, toroidal plasma sources have advantages in terms of low electric field, low plasma chamber corrosion, miniaturization, and cost effectiveness. The toroidal plasma source operates at a low electric field and implicitly removes the current-termination electrode and associated cathode potential drop. Low plasma chamber corrosion allows the toroidal plasma source to operate at a higher power density than other types of plasma sources. In addition, by using a high permeability ferrite core to efficiently combine electromagnetic energy into the plasma, the toroidal plasma chamber is operated at a relatively low RF frequency, thereby lowering the power supply cost. Toroidal plasma chambers have been used to produce chemically active gases including fluorine, oxygen, hydrogen, nitrogen, and the like for processing semiconductor wafers, flat panel displays, and various materials.

토로이달 플라즈마 챔버의 가스 입구를 통해 공급되는 가스는 챔버 내부의 토로이달 플라즈마 채널을 따라 이동하며 플라즈마와 반응함으로써 활성화된 가스를 생성한다. 플라즈마 챔버 내에서의 가스의 흐름은 임피던스로 작용한다. 주입된 가스는 모두 플라즈마와 반응하여 활성화된 가스로 배출되는 것이 바람직하나, 플라즈마와 반응하지 않고 배출되는 가스가 존재하게 된다. The gas supplied through the gas inlet of the toroidal plasma chamber travels along the toroidal plasma channel within the chamber and reacts with the plasma to produce an activated gas. The flow of gas in the plasma chamber acts as an impedance. It is preferable that all of the injected gas react with the plasma to be discharged as the activated gas, but the discharged gas does not react with the plasma.

플라즈마와 반응하지 않고 배출된 가스는 웨이퍼 처리 공정 또는 세정공정 등에 영향을 미치게 된다. 반응되지 않은 상태로 공급된 가스는 그대로 배기되기 때문에 불필요한 가스 공급으로 인한 비용증가를 야기할 수 있다. 그러므로 챔버로 공급된 가스가 플라즈마와 반응하여 활성화된 가스로써 배출되는 비율을 높이기 위한 노력이 요구된다.The gas discharged without reacting with the plasma affects the wafer treatment process or the cleaning process. The gas supplied in an unreacted state is discharged as it is, which may cause an increase in cost due to unnecessary gas supply. Therefore, efforts are needed to increase the rate at which the gas supplied to the chamber reacts with the plasma and is discharged as the activated gas.

본 발명의 목적은 다중 전원을 이용하여 가스가 챔버 내에서 플라즈마와 반응하여 활성화된 가스로 배출되는 비율을 향상시킬 수 있는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma generator having multiple power sources capable of improving the rate at which gas reacts with and expels into an activated gas in a chamber using multiple power sources.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기는 내부에 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널을 갖고, 상기 플라즈마 방전채널로 가스를 제공하는 가스인렛 및 상기 플라즈마 방전 채널에서 활성화된 가스가 배출되는 가스아웃렛을 갖는 챔버몸체; 상기 챔버몸체의 상기 가스인렛과 연결되며 상기 플라즈마 방전 채널에 대하여 제1 방향으로 기울기를 갖는 하나 이상의 제1 분사홀과 상기 플라즈마 방전 채널에 대하여 제2 방향으로 기울기를 갖는 하나 이상의 제2 분사홀을 갖는 가스 공급부; 상기 플라즈마 방전 채널의 일부를 감싸도록 상기 챔버몸체에 설치되는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어에 권선되는 일차 권선 코일을 갖는 변압기; 상기 일차 권선 코일과 연결되는 제1 전원 공급원; 상기 챔버몸체의 상기 가스아웃렛과 연결되어 활성화된 가스가 이동되는 절연부; 상기 절연부 내부로 유도 결합된 플라즈마를 형성하는 유도 코일; 및 상기 유도 코일과 연결되는 제2 전원 공급원을 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma generator having multiple power sources, the plasma generator having a toroidal plasma discharge channel therein, a gas inlet for supplying gas to the plasma discharge channel, A chamber body having a gas outlet through which a gas activated in the plasma discharge channel is discharged; At least one first injection hole connected to the gas inlet of the chamber body and having a slope in a first direction with respect to the plasma discharge channel, and at least one second injection hole having a slope in the second direction with respect to the plasma discharge channel ; A transformer having a ferrite core installed in the chamber body to surround a part of the plasma discharge channel and a primary winding coil wound on the ferrite core; A first power source coupled to the primary winding coil; An insulating part connected to the gas outlet of the chamber body to move the activated gas; An induction coil forming an inductively coupled plasma into the insulating portion; And a second power source connected to the induction coil.

실시 예에 있어서, 상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀을 통해 공급된 가스는 상기 플라즈마 방전 채널 내에서 교차될 수 있다.In an embodiment, the gas supplied through the first ejection hole and the second ejection hole may intersect in the plasma discharge channel.

실시 예에 있어서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은, 평행하지 않고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 연장되어 만나는 가상의 교차점이 상기 챔버몸체 내부에 위치할 수 있다. In an embodiment, the first direction and the second direction are not parallel, and a virtual intersection point where the first direction and the second direction are extended may be located inside the chamber body.

실시 예에 있어서, 상기 페라이트 코어는, 상기 가스인렛을 중심으로 인접하게 설치되거나, 상기 가스아웃렛을 중심으로 인접하게 설치되거나, 상기 가스인렛 및 상기 가스아웃렛을 중심으로 인접하게 설치될 수 있다. In an embodiment, the ferrite core may be installed adjacent to the gas inlet, adjacent to the gas outlet, or adjacent to the gas inlet and the gas outlet.

실시 예에 있어서, 상기 챔버몸체는, 상기 플라즈마 방전 채널을 따라 형성되어 냉각수가 이동되는 냉각채널을 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the chamber body may further include a cooling channel formed along the plasma discharge channel to move the cooling water.

실시 예에 있어서, 상기 냉각채널의 개폐 정도를 조절하여 이동하는 냉각수의 양을 조절하는 유량 조절부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the apparatus may further include a flow rate adjusting unit for adjusting the amount of the cooling water flowing by adjusting the opening / closing degree of the cooling channel.

실시 예에 있어서, 상기 제1 전원 공급원과 상기 제2 전원 공급원은 동일 주파수 또는 서로 다른 주파수의 무선 주파수를 공급할 수 있다. In an embodiment, the first power source and the second power source can supply radio frequencies of the same frequency or different frequencies.

본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기는 내부에 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널을 갖고, 상기 플라즈마 방전채널로 가스를 제공하는 가스인렛 및 상기 플라즈마 방전 채널에서 활성화된 가스가 배출되는 가스아웃렛을 갖는 챔버몸체; 상기 챔버몸체의 상기 가스인렛과 연결되며 상기 플라즈마 방전 채널에 대하여 제1 방향으로 기울기를 갖는 하나 이상의 제1 분사홀과 상기 플라즈마 방전 채널에 대하여 제2 방향으로 기울기를 갖는 하나 이상의 제2 분사홀을 갖는 가스 공급부; 상기 플라즈마 방전 채널의 일부를 감싸도록 상기 가스인렛 또는 상기 가스아웃렛에 인접하게 설치되는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어에 권선되는 일차 권선 코일을 갖는 변압기; 상기 변압기의 상기 일차 권선 코일과 연결되는 제1 전원 공급원; 상기 플라즈마 방전 채널의 일부가 포함되도록 상기 챔버몸체에서 상기 가스인렛과 상기 가스아웃렛의 사이에 구비되는 절연부; 상기 절연부 내부로 유도 결합된 플라즈마를 형성하는 유도 코일; 및 상기 유도 코일과 연결되는 제2 전원 공급원을 포함할 수 있다. A plasma generator having multiple power sources according to an embodiment of the present invention includes a plasma discharge channel having a toroidal shape inside thereof, a gas inlet for supplying gas to the plasma discharge channel, and a gas inlet for discharging gas activated in the plasma discharge channel A chamber body having a gas outlet; At least one first injection hole connected to the gas inlet of the chamber body and having a slope in a first direction with respect to the plasma discharge channel, and at least one second injection hole having a slope in the second direction with respect to the plasma discharge channel ; A transformer having a ferrite core adjacent to the gas inlet or the gas outlet to surround a portion of the plasma discharge channel and a primary winding coil wound on the ferrite core; A first power source coupled to the primary winding coil of the transformer; An insulation part provided between the gas inlet and the gas outlet in the chamber body such that a part of the plasma discharge channel is included; An induction coil forming an inductively coupled plasma into the insulating portion; And a second power source connected to the induction coil.

실시 예에 있어서, 상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀을 통해 공급된 가스는 상기 플라즈마 방전 채널 내에서 교차될 수 있다. In an embodiment, the gas supplied through the first ejection hole and the second ejection hole may intersect in the plasma discharge channel.

실시 예에 있어서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은, 평행하지 않고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 연장되어 만나는 가상의 교차점이 상기 챔버몸체 내부에 위치할 수 있다.In an embodiment, the first direction and the second direction are not parallel, and a virtual intersection point where the first direction and the second direction are extended may be located inside the chamber body.

실시 예에 있어서, 상기 가스아웃렛과 연결되며 활성화된 가스가 이동되는 제2 절연부; 및 상기 제2 절연부 내부로 유도 결합된 플라즈마를 형성하는 제2 유도 코일을 더 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, a second insulator is connected to the gas outlet and the activated gas is moved. And a second induction coil for forming a plasma inductively coupled into the second insulator.

실시 예에 있어서, 상기 제2 유도코일은, 상기 제2 전원 공급원과 연결되거나 제3 전원 공급원과 연결될 수 있다. In an embodiment, the second induction coil may be coupled to the second power source or to a third power source.

실시 예에 있어서, 상기 챔버몸체는, 상기 플라즈마 방전 채널을 따라 형성되어 냉각수가 이동되는 냉각채널을 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the chamber body may further include a cooling channel formed along the plasma discharge channel to move the cooling water.

실시 예에 있어서, 상기 냉각채널의 개폐 정도를 조절하여 이동하는 냉각수의 양을 조절하는 유량 조절부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the apparatus may further include a flow rate adjusting unit for adjusting the amount of the cooling water flowing by adjusting the opening / closing degree of the cooling channel.

실시예에 있어서, 상기 제1 전원 공급원과 상기 제2 전원 공급원은 동일 주파수 또는 서로 다른 주파수의 무선 주파수를 공급할 수 있다.In an embodiment, the first power source and the second power source can supply radio frequencies of the same frequency or different frequencies.

본 발명에 따른 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effect of the plasma generator having multiple power supplies according to the present invention will be described below.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 플라즈마 챔버 내부로 가스가 섞이면서 공급되므로 플라즈마 방전 채널 내에서 가스 공급이 전체적으로 균일하게 일어난다.According to at least one of the embodiments of the present invention, since the gas is supplied to the inside of the plasma chamber, the gas supply is uniformly performed throughout the plasma discharge channel.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 플라즈마 방전 채널 내에서 가스가 체류하는 시간이 증가함으로써 플라즈마와 반응하는 시간을 늘릴 수 있다. 그러므로 플라즈마와 반응하여 활성화된 가스로 배출되는 비율을 향상시킬 수 있다. Further, according to at least one of the embodiments of the present invention, the time for which the gas stays in the plasma discharge channel is increased, so that the time for reacting with the plasma can be increased. Therefore, it is possible to improve the ratio of the reaction with the plasma to the activated gas.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 발생기가 구비된 플라즈마 처리 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생기를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생기를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생기를 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4에 도시된 플라즈마 발생기에서 유도코일과 전원 공급원의 다양한 연결 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 플라즈마 발생기를 도시한 단면도이다.
도 9 내지 도 12는 도 8에 도시된 플라즈마 발생기에서 유도코일과 전원 공급원의 다양한 연결 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 유량 조절부의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.
도 14는 유량 조절부를 이용한 냉각수 순환 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 스크류 형태의 유량 조절부 구조를 간략하게 도시한 도면이다.
도 16 및 도 17은 밸브 형태의 유량 조절부 구조를 갼락하게 도시한 도면이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a plasma processing system having a plasma generator according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a cross-sectional view illustrating a plasma generator according to a first preferred embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a plasma generator according to a second preferred embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a plasma generator according to a third preferred embodiment of the present invention.
5 to 7 are views showing various connection examples of the induction coil and the power source in the plasma generator shown in FIG.
8 is a cross-sectional view illustrating a plasma generator according to a fourth embodiment of the present invention.
9 to 12 are views showing various connection examples of the induction coil and the power source in the plasma generator shown in FIG.
13 is a view schematically showing the configuration of the flow rate regulator.
14 is a flowchart showing a cooling water circulation control method using a flow rate regulator.
15 is a view schematically showing a structure of a screw-type flow rate regulator.
FIGS. 16 and 17 are views depicting the structure of the flow rate regulator in the form of a valve.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. 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. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 발생기가 구비된 플라즈마 처리 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. FIG. 1 is a schematic view illustrating a plasma processing system having a plasma generator according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 시스템(100)은 내부에 서셉터(152)가 구비되는 공정챔버(150)와 플라즈마 공급원으로써 공정챔버(150)로 활성화된 가스를 공급하기 위한 플라즈마 발생기인 플라즈마 챔버(110)로 구성된다. 플라즈마 챔버(110)의 하나 또는 그 이상의 측면이 공정챔버(150)에 노출되어, 플라즈마에 의해 생성되는 대전된 입자가 처리될 물질과 직접 접촉하도록 한다. 선택적으로, 플라즈마 챔버(110)는 공정챔버(150)로부터 일정 거리에 위치되어, 활성화된 가스가 공정챔버(150) 내로 유동하도록 한다. Referring to Figure 1, a plasma processing system 100 of the present invention includes a process chamber 150 having a susceptor 152 therein and a plasma generator 150 for supplying activated gas to the process chamber 150 as a plasma source. As shown in FIG. One or more sides of the plasma chamber 110 are exposed to the process chamber 150 such that the charged particles generated by the plasma are in direct contact with the material to be treated. Optionally, the plasma chamber 110 is located a distance from the process chamber 150, allowing the activated gas to flow into the process chamber 150.

플라즈마 챔버(110)는 내부에 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112)을 포함하는 챔버몸체(111) 및 전자기 에너지를 플라즈마 방전 채널(112) 내에 형성하여 플라즈마로 결합시키는 변압기를 포함한다. 변압기는 페라이트 코어(132), 일차 권선 코일(134)을 포함한다. 일차 권선 코일(134)은 제1전원 공급원(131)과 연결되고, 제1 전원 공급원(131)으로부터 무선 주파수를 제공받아 구동된다. The plasma chamber 110 includes a chamber body 111 including a toroidal plasma discharge channel 112 therein and a transformer for forming electromagnetic energy in the plasma discharge channel 112 and coupling the plasma into the plasma. The transformer includes a ferrite core 132, a primary winding coil 134, The primary winding coil 134 is connected to the first power source 131 and is driven by receiving a radio frequency from the first power source 131.

챔버몸체(111)의 상부에는 플라즈마 방전 채널(112) 내로 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(120)가 구비된다. 가스 공급부(120)는 다수 개의 분사홀이 구비된다. 다수 개의 분사홀은 플라즈마 챔버(110)의 가스인렛(도면에서 다수 개의 분사홀이 위치된 부분)과 연결된다. A gas supply part 120 for supplying gas into the plasma discharge channel 112 is provided on the upper part of the chamber body 111. The gas supply unit 120 is provided with a plurality of injection holes. A plurality of injection holes are connected to the gas inlet (a portion where a plurality of injection holes are located in the drawing) of the plasma chamber 110.

챔버몸체(111)의 하부에는 플라즈마 방전 채널(112)에서 활성화된 가스가 배출되기 위한 가스아웃렛(116)이 구비된다. 가스아웃렛(116)과 연결되도록 챔버몸체(111)의 하부에는 절연부(115)가 구비된다. 절연부(115)는 튜브 형상으로 형성되어 가스아웃렛(116)에서 배출되는 활성화 가스가 내부 통로를 통해 이동하게 된다. 여기서, 절연부(115)는 절연물질, 유전체( 비(非)메탈 물질)로 제작된다. 특히, 절연부(115)는 세라믹으로 제작됨으로써 오염되지 않은 활성화 가스를 배출할 수 있다. 절연부(115)는 공정챔버(150)와 바로 연결될 수 있어, 종래의 어댑터를 대체할 수 있다.A gas outlet 116 for discharging the activated gas in the plasma discharge channel 112 is provided under the chamber body 111. An insulating portion 115 is provided under the chamber body 111 so as to be connected to the gas outlet 116. The insulating portion 115 is formed in a tube shape so that the activated gas discharged from the gas outlet 116 is moved through the internal passage. Here, the insulating portion 115 is made of an insulating material and a dielectric (non-metal) material. In particular, the insulating portion 115 is made of ceramics, so that the uncontaminated activated gas can be discharged. The isolation portion 115 can be directly connected to the process chamber 150, and can replace the conventional adapter.

절연부(115)의 외주면에는 유도 코일(173)이 권선된다. 유도 코일(173)은 임피던스 정합기(172)를 통해 제2 전원 공급원(171)과 연결된다. An induction coil 173 is wound around the outer circumferential surface of the insulating portion 115. The induction coil 173 is connected to the second power supply source 171 through the impedance matcher 172.

구체적으로 도시하지는 않았으나 제1 전원 공급원(131)에는 비정상적인 동작 환경에 의해 발생될 수 있는 전기적 손상을 방지하기 위한 보호회로가 구비된다. 플라즈마 챔버(110)와 제1전원 공급원(131)은 물리적으로 분리된 구조를 갖는다. 즉, 플라즈마 챔버(110)와 제1전원 공급원(131)은 무선 주파수 공급 케이블에 의해서 상호 전기적으로 연결된다. 이러한 플라즈마 챔버(110)와 제1 전원 공급원(131)의 분리 구조는 유지 보수와 설치의 용이성을 제공한다. 그러나 플라즈마 챔버(110)와 제1 전원 공급원(131)이 일체형 구조로 제공될 수도 있다.Although not shown in detail, the first power supply source 131 is provided with a protection circuit for preventing electrical damage which may be caused by an abnormal operating environment. The plasma chamber 110 and the first power source 131 are physically separated from each other. That is, the plasma chamber 110 and the first power source 131 are electrically connected to each other by a radio frequency supply cable. The separated structure of the plasma chamber 110 and the first power source 131 provides ease of maintenance and installation. However, the plasma chamber 110 and the first power source 131 may be provided in an integrated structure.

제1전원 공급원(131)은 플라즈마 챔버(110)의 동작 상태 정보를 시스템 제어부(미도시)로 제공한다. 시스템 제어부(미도시)는 플라즈마 처리 시스템의 동작 과정 전반을 제어하기 위한 제어 신호를 발생하여 플라즈마 챔버(110)와 공정챔버(150)의 동작을 제어한다. The first power supply source 131 provides operating state information of the plasma chamber 110 to a system controller (not shown). A system controller (not shown) generates a control signal for controlling the overall operation of the plasma processing system to control the operation of the plasma chamber 110 and the process chamber 150.

구체적으로 도시하지는 않았으나, 플라즈마 챔버(110)에는 플라즈마 상태를 측정하기 위한 측정센서가 구비되고, 시스템 제어부는 측정된 값과 정상 동작에 기준한 기준값과 비교하면 제1 전원 공급원(131)을 제어하여 무선 주파수의 전압 및 전류를 제어한다. Although not shown in detail, the plasma chamber 110 is provided with a measurement sensor for measuring the plasma state, and the system control unit controls the first power source 131 in comparison with the measured value and the reference value based on the normal operation And controls the voltage and current of the radio frequency.

공정챔버(150)는 내부에 피처리 기판(154)을 지지하기 위한 서셉터(152)를 포함한다. 서셉터(152)는 임피던스 정합기를 통하여 하나 이상의 바이어스 전원 공급원에 전기적으로 연결될 수 있다. 공정챔버(150)는 배기구(156)를 통해 배기펌프(160)와 연결된다. 피처리 기판(154)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판이다.The process chamber 150 includes a susceptor 152 for supporting the target substrate 154 therein. The susceptor 152 may be electrically coupled to one or more bias power sources through an impedance matcher. The process chamber 150 is connected to the exhaust pump 160 through an exhaust port 156. The target substrate 154 is, for example, a silicon wafer substrate for manufacturing a semiconductor device or a glass substrate for manufacturing a liquid crystal display, a plasma display or the like.

플라즈마 챔버(110)는 활성화된 가스를 공정챔버(150)로 공급한다. 플라즈마 챔버(110)로부터 공급된 활성화 가스는 공정챔버(150) 내부를 세정하기 위한 세정용으로 사용되거나 서셉터(152)에 안착되는 피처리 기판(154)을 처리하기 위한 공정용으로 사용될 수 있다. The plasma chamber 110 supplies the activated gas to the process chamber 150. The activation gas supplied from the plasma chamber 110 can be used for cleaning to clean the inside of the process chamber 150 or for processing the target substrate 154 to be placed on the susceptor 152 .

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생기를 도시한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view illustrating a plasma generator according to a first preferred embodiment of the present invention.

가스 공급원(140)으로부터 공급된 가스는 가스 공급부(220)에 구비된 다수 개의 분사홀을 통해 플라즈마 방전 채널(212) 내로 공급된다. 여기서, 다수 개의 분사홀 중 일부(제1 분사홀(222))는 제1 방향으로 기울기를 갖도록 형성되고, 나머지(제2 분사홀(224))는 제2 방향으로 기울기를 갖도록 형성된다. 특히, 제1 분사홀(222)과 제2 분사홀(224)은 제1 분사홀(222)을 통해 공급되는 가스와 제2 분사홀(224)을 통해 제공되는 가스가 플라즈마 방전 채널(212) 내에서 교차되도록 구비된다. 제1 분사홀(222)의 제1 방향과 제2 분사홀(224)의 제2 방향은 평행하지 않고, 제1 방향과 제2 방향이 연장되어 만나는 가상의 교차점이 챔버몸체(211) 내부에 위치한다.The gas supplied from the gas supply source 140 is supplied into the plasma discharge channel 212 through a plurality of injection holes provided in the gas supply unit 220. Here, a part of the plurality of ejection holes (the first ejection holes 222) is formed to have a slope in the first direction, and the rest (the second injection holes 224) is formed to have a slope in the second direction. Particularly, the first and second injection holes 222 and 224 are formed so that the gas supplied through the first injection hole 222 and the gas provided through the second injection hole 224 are supplied to the plasma discharge channel 212, Respectively. A virtual intersection point where the first direction of the first injection hole 222 and the second direction of the second injection hole 224 are not parallel and the first direction and the second direction are extended is formed inside the chamber body 211 Located.

제1 분사홀(222)과 제2 분사홀(224)을 통해 공급되는 가스가 플라즈마 방전 채널(212) 내에서 교차되며 섞이는 교차영역이 형성된다. 그러므로 가스 공급부(220)를 통해 공급된 가스는 플라즈마 방전 채널(212) 상부에서 고르게 섞여 플라즈마 방전 채널(212) 전체로 균일하게 분포되게 된다. A crossing region in which the gas supplied through the first injection hole 222 and the second injection hole 224 are crossed and mixed in the plasma discharge channel 212 is formed. Therefore, the gas supplied through the gas supply unit 220 is uniformly distributed over the plasma discharge channel 212 evenly over the plasma discharge channel 212.

또한 고압으로 공급되는 가스는 매우 빠른 유속으로 공급되어 챔버몸체(211) 내벽과 충돌하게 되며, 이는 파티클 요소로 작용하게 된다. 반면에, 본 발명에서는 제1 분사홀(222)과 제2 분사홀(224)을 통해 가스가 공급되면 플라즈마 방전 채널(212)에서 섞이면서 유속이 조절되므로 챔버몸체(211) 내벽과의 충돌을 방지할 수 있다. 그러므로 파티클의 생성을 저감시킬 수 있다. Also, the gas supplied at a high pressure is supplied at a very high flow rate to collide with the inner wall of the chamber body 211, which acts as a particle element. On the other hand, in the present invention, when gas is supplied through the first injection hole 222 and the second injection hole 224, the flow rate is adjusted while being mixed in the plasma discharge channel 212, thereby preventing collision with the inner wall of the chamber body 211 can do. Therefore, the generation of particles can be reduced.

챔버몸체(210)는 알루미늄과 같은 금속성 물질로 제작될 수 있다. 챔버몸체(210)를 금속성 물질로 제작하는 경우, 양극 산화처리(anodized)된 알루미늄과 같은 피복된 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 석영과 같은 절연 물질로 제작될 수 있다. 또는 챔버몸체를 금속성 물질로 제작하는 경우 복합소재 예를 들어, 탄소나노튜브와 공유결합된 알루미늄으로 구성되는 복합소재를 사용하는 것이 매우 유용할 수 있다. 이러한 복합 소재는 기존의 알루미늄 보다 강도가 대략 3배 이상이며 강도 대비하여 중량은 경량인 특징을 갖는다.The chamber body 210 may be made of a metallic material such as aluminum. When the chamber body 210 is made of a metallic material, it is preferable to use a coated metal such as anodized aluminum. Or an insulating material such as quartz. Or when the chamber body is made of a metallic material, it can be very useful to use a composite material, for example, a composite material composed of aluminum covalently bonded to a carbon nanotube. These composite materials have a strength of approximately three times higher than that of conventional aluminum and are lightweight compared with strength.

챔버몸체(210)를 금속성 물질로 제작하는 경우, 유도된 전류가 챔버몸체(210)에 흐르는 것을 방지하기 위하여 하나 이상의 전기적 절연 영역인 절연 브레이크(213)를 갖는다. When the chamber body 210 is made of a metallic material, it has an insulation break 213, which is one or more electrical insulation regions, to prevent induced current from flowing in the chamber body 210.

플라즈마 챔버(210)는 전자기 에너지를 플라즈마 방전 채널(212) 내에 형성되는 플라즈마로 결합시키는 변압기를 포함한다. 변압기는 페라이트 코어(232), 일차 권선 코일(234)을 포함한다. 페라이트 코어(232)는 플라즈마 방전 채널(212)과 쇄교하도록 챔버몸체(211)에 설치된다. 페라이트 코어(232)에는 제1전원 공급원(231)과 연결되는 일차 권선 코일(234)이 권선된다. 일차 권선 코일(234)은 제1전원 공급원(231)으로부터 무선 주파수를 공급받아 되고, 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(212) 내의 플라즈마가 변압기의 이차 회로를 형성한다.The plasma chamber 210 includes a transformer that couples the electromagnetic energy into a plasma formed within the plasma discharge channel 212. The transformer includes a ferrite core 232, a primary winding coil 234, The ferrite core 232 is installed in the chamber body 211 to link with the plasma discharge channel 212. The primary winding coil 234 connected to the first power source 231 is wound around the ferrite core 232. The primary winding coil 234 is supplied with the radio frequency from the first power source 231 and the plasma in the toroidal plasma discharge channel 212 forms the secondary circuit of the transformer.

플라즈마 챔버(210)에서 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(212)은 거의 균일하게 단면적이 형성될 수 있다. 플라즈마 챔버(210)의 모든 부분들의 직경은 동일하거나 서로 다르게 형성될 수 있다.In the plasma chamber 210, the toroidal plasma discharge channel 212 can have a substantially uniform cross-sectional area. The diameters of all parts of the plasma chamber 210 may be the same or different.

플라즈마 챔버(210)는 플라즈마 방전 채널(212) 내의 플라즈마를 점화하는 초기 이온화 이벤트를 제공하는 자유 전하를 생성하기 위한 점화장치(미도시)를 포함할 수 있다. 초기 이온화 이벤트는 플라즈마 챔버(210)에 인가되는 짧고 높은 전압 펄스일 수 있다. 연속적인 높은 RF 전압은 또한 초기 이온화 이벤트를 생성하도록 사용될 수 있다. 자외선 복사는 또한, 플라즈마 방전 채널(212) 내의 플라즈마를 점화하는 초기 이온화 이벤트를 제공하는, 플라즈마 방전 채널(212) 내의 자유 전하를 생성하도록 사용될 수 있다. The plasma chamber 210 may include an ignition device (not shown) for generating a free charge that provides an initial ionization event that ignites the plasma within the plasma discharge channel 212. The initial ionization event may be a short high voltage pulse applied to the plasma chamber 210. Continuous high RF voltages can also be used to generate an initial ionization event. Ultraviolet radiation may also be used to generate free charge within the plasma discharge channel 212, which provides an initial ionization event that ignites the plasma within the plasma discharge channel 212.

다른 실시 예로, 점화장치로 점화전극을 이용할 수 있다. 또 다른 실시 예로, 플라즈마 챔버(210)는 챔버몸체(211)에 광학 결합하는 자외선 광원(미도시)으로부터 나오는 자외선 복사에 노출되어 플라즈마를 점화하는 초기 이온화 이벤트를 유발할 수 있다.In another embodiment, an ignition electrode can be used as the ignition device. In yet another embodiment, the plasma chamber 210 may cause an initial ionization event that is exposed to ultraviolet radiation from an ultraviolet light source (not shown) optically coupled to the chamber body 211 to ignite the plasma.

절연부(215)의 외주면에는 유도 코일(273)이 권선된다. 유도 코일(273)은 임피던스 정합기(272)를 통해 제2 전원 공급원(271)과 연결된다. 유도 코일(273)은 제2 전원 공급원(271)으로부터 무선 주파수를 제공받아 구동되어 절연부(215) 내부로 전기장을 유도한다. 가스아웃렛(216)에서 배출된 가스는 절연부(215) 내에서 다시 에너지를 받아 분해된다. 플라즈마 방전 채널(212)은 일차적으로 플라즈마가 발생하여 가스를 분해하는 영역인 제1 플라즈마 활성영역이 되고, 절연부(215)는 플라즈마가 발생하여 제1 플라즈마 활성영역에서 활성화된 가스 및 비활성화된 가스를 다시 분해하는 영역인 제2 플라즈마 활성영역이 된다. An induction coil 273 is wound around the outer circumferential surface of the insulating portion 215. The induction coil 273 is connected to the second power supply source 271 through the impedance matcher 272. [ The induction coil 273 is driven by the second power supply source 271 to induce an electric field inside the insulation unit 215. The gas discharged from the gas outlet 216 is again decomposed by receiving energy in the insulating portion 215. The plasma discharge channel 212 is a first plasma active region that is a region where a plasma is generated and decomposes gas, and an insulating portion 215 generates plasma and generates a gas activated in the first plasma active region and a deactivated gas Which is the second plasma active region.

그러므로 플라즈마 방전 채널(212)에서 플라즈마에 의해 분해되지 않았던 가스는 절연부(215)에서 다시 에너지를 받아 활성화 가스로 분해되어 배출된다. 그러므로 플라즈마 챔버(210)에서 활성화 가스로 분해되어 배출되는 비율을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는 하나의 유도 코일(273)을 권선하는 경우를 실시예로 도시하였으나, 다수 개의 유도 코일(273)을 절연부(215)에 권선할 수도 있다(미도시). 이 경우 다수 개의 유도 코일(273)은 제2 전원 공급원(271)과 직렬 또는 병렬로 연결된다.Therefore, the gas, which has not been decomposed by the plasma in the plasma discharge channel 212, receives energy again from the insulating portion 215 and is decomposed and discharged as an activation gas. Therefore, it is possible to improve the rate at which the plasma chamber 210 is decomposed and discharged into the activation gas. In the present invention, a case where one induction coil 273 is wound is shown as an example, but a plurality of induction coils 273 may be wound around the insulated portion 215 (not shown). In this case, a plurality of induction coils 273 are connected in series or in parallel with the second power source 271.

제1 전원 공급원(231)과 제2 전원 공급원(271)은 일차 권선 코일(234)과 유도 코일(215)에 동일한 주파수의 무선 주파수를 공급할 수도 있고, 서로 다른 주파수의 무선 주파수를 공급할 수도 있다. The first power supply source 231 and the second power supply source 271 may supply radio frequencies of the same frequency to the primary winding coil 234 and the induction coil 215 or may supply radio frequencies of different frequencies.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생기를 도시한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a plasma generator according to a second preferred embodiment of the present invention.

도 3에서의 플라즈마 챔버(310)와 도 2에서의 플라즈마 챔버(210)에 포함된 구성 중 동일한 구성은 상기에서 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다.Since the same configuration among the plasma chamber 310 in FIG. 3 and the plasma chamber 210 in FIG. 2 has been described above, a detailed description thereof will be omitted.

도 3을 참조하면, 플라즈마 챔버(310)는 챔버몸체(311)가 세로축 방향에 비하여 가로축 방향이 더 길게 제작되며, 내부에 플라즈마가 발생하기 위한 방전 공간으로써 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(312)이 구비된다. 챔버몸체(311)의 상부에는 가스인렛과 연결되는 가스 공급부(320)가 구비된다. 챔버몸체(311)는 플라즈마 방전 채널(312)의 상부가 포함되는 상부몸체(311a), 가스아웃렛(306)이 구비되며 플라즈마 방전 채널(312)의 하부가 포함되는 하부몸체(311b) 및 상부몸체(311a)와 하부몸체(311b)를 연결하는 두 개의 연결몸체(311c)로 구성된다. 상부몸체(311a)와 하부몸체(311b) 및 두 개의 연결몸체(311c)가 결합됨으로써 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(312)이 형성된다. 상부몸체(311a)는 중앙에 위치한 가스 공급부(320)을 중심으로 좌,우로 분기되는 구조를 이룬다.Referring to FIG. 3, the plasma chamber 310 has a chamber body 311 that is longer in the horizontal axis direction than the vertical axis direction, and has a toroidal plasma discharge channel 312 as a discharge space for generating plasma therein. Respectively. A gas supply part 320 connected to the gas inlet is provided on the upper part of the chamber body 311. The chamber body 311 includes an upper body 311a including the upper portion of the plasma discharge channel 312 and a lower body 311b including the lower portion of the plasma discharge channel 312, And two connecting bodies 311c connecting the upper body 311a and the lower body 311b. A toroidal plasma discharge channel 312 is formed by coupling the upper body 311a, the lower body 311b, and the two connection bodies 311c. The upper body 311a is branched to the left and right around the gas supply unit 320 located at the center.

본 발명의 실시예에서는 가로축 방향으로 길게 생성된 상부몸체(311a) 및 하부몸체(311b)에 페라이트 코어(332)가 설치된다. 페라이트 코어(332)는 상부몸체(311a) 또는 하부몸체(311b) 중 어느 하나에 설치될 수도 있고(미도시), 상부몸체(311a)와 하부몸체(311b) 모두에 설치될 수 있다. 특히, 페라이트 코어(332)는 좌, 우로 분기된 플라즈마 방전 채널(312)의 양쪽 또는 한쪽(미도시)에 설치될 수 있다. 특히, 가스인렛(가스 공급부(320)가 설치되는 부분)과 가스아웃렛(306)을 중심으로 양쪽으로 근접하게 페라이트 코어(332)를 설치함으로써, 상부몸체(311a) 및 하부몸체(311b)에 플라즈마가 발생된다. 발생된 플라즈마에 의해 플라즈마 방전 채널(312) 내에서 가스를 가두는 역할을 수행한다. In the embodiment of the present invention, the ferrite core 332 is installed on the upper body 311a and the lower body 311b, which are long in the horizontal axis direction. The ferrite core 332 may be installed on either the upper body 311a or the lower body 311b or may be installed on both the upper body 311a and the lower body 311b. In particular, the ferrite core 332 may be installed on both or one of the left and right plasma discharge channels 312 (not shown). Particularly, by providing the ferrite core 332 on both sides of the gas inlet (the portion where the gas supply unit 320 is installed) and the gas outlet 306, the plasma is generated in the upper body 311a and the lower body 311b, Is generated. And plays a role of trapping gas in the plasma discharge channel 312 by the generated plasma.

종래에 페라이트 코어(332)가 연결몸체(311c)에 설치되는 경우, 가스는 연결몸체(311c)를 빠르게 통과하여 이동하게 된다. 그러므로 가스의 연결몸체(311c) 내 체류시간이 짧아 플라즈마와의 반응 시간 또한 짧아진다. 또한 연결몸체(311c)에 각각 페라이트 코어(332)를 설치하여 각각의 페라이트 코어(332)에 의해 유도되는 전기장의 세기 및 압력이 균일하지 않게 된다. 그러므로 연결몸체(311c)로 이동되는 가스가 한쪽으로만 몰리게 되어 균일하게 가스가 활성화되지 못한다. 또한 플라즈마가 몰린 부분에서는 활성화된 가스로의 분해율이 낮아져 공급된 가스가 모두 활성화되지 못하고 그대로 배출될 수도 있다. Conventionally, when the ferrite core 332 is installed on the connection body 311c, the gas moves fast through the connection body 311c. Therefore, the residence time in the gas connecting body 311c is short and the reaction time with the plasma is also shortened. In addition, the ferrite core 332 is provided on the connection body 311c, so that the strength and the pressure of the electric field induced by the respective ferrite cores 332 are not uniform. Therefore, the gas moving to the connection body 311c is driven only to one side, and the gas can not be uniformly activated. In addition, in the portion where the plasma is driven, the decomposition rate into the activated gas is lowered, so that the supplied gas may not be activated but may be discharged as it is.

반면에, 도면에 도시한 바와 같이 페라이트 코어(332)를 상부몸체(311a)와 하부몸체(311b)에 설치하면, 가스인렛에 인접하여 플라즈마가 형성되어 두 개의 연결몸체(311c) 로 균일하게 플라즈마가 제공된다. 그러므로 두 개의 연결몸체(311c)에서의 가스 분해율이 향상될 수 있다. 주입된 가스는 챔버 상부에서 한번, 챔버 하부에서 다시 한번 더 에너지를 공급받기 때문에 여러 번 플라즈마와 반응하여 가스의 활성화 비율이 높아진다. 또한 챔버몸체(311)를 가로측 방향으로 길게 형성함으로써 챔버몸체(311) 내로 공급된 가스가 압력 차이에 의해 한쪽으로만 쏠리는 것을 방지할 수 있다. On the other hand, when the ferrite core 332 is installed on the upper body 311a and the lower body 311b as shown in the drawing, a plasma is formed adjacent to the gas inlet so that the two connecting bodies 311c uniformly generate plasma Is provided. Therefore, the gas decomposition rate in the two connection bodies 311c can be improved. Since the injected gas is once again supplied from the upper part of the chamber and again from the lower part of the chamber, it reacts with the plasma many times and the activation ratio of the gas becomes high. Further, by forming the chamber body 311 to be long in the lateral direction, it is possible to prevent the gas supplied into the chamber body 311 from being deviated to one side due to a pressure difference.

또한 가스아웃렛(306)과 연결되도록 절연부(315)가 구비되고, 절연부(315)의 외주면으로 유도 코일(373)이 권선된다. 유도 코일(373)은 임피던스 정합기(372)를 통해 제2 전원 공급원(371)과 연결된다. The induction coil 373 is wound around the outer circumferential surface of the insulating portion 315 so as to be connected to the gas outlet 306. The induction coil 373 is connected to the second power source 371 via the impedance matcher 372. [

일차 권선 코일(334)은 제1 전원 공급원(331)과 연결되어 상부몸체(311a) 및 하부몸체(311b)에 설치되는 페라이트 코어(332)에 함께 권선될 수 있다. 또는 일차 권선 코일(334)은 상부몸체(311a)에 설치된 페라이트 코어에 먼저 권선된 후 하부몸체(311b)에 설치된 페라이트 코어에 권선될 수 있다. The primary winding coil 334 may be connected to the first power source 331 and wound together with the ferrite core 332 provided on the upper body 311a and the lower body 311b. Or the primary winding coil 334 may be first wound on a ferrite core installed on the upper body 311a and then on a ferrite core installed on the lower body 311b.

도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생기를 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a plasma generator according to a third preferred embodiment of the present invention.

도 4에서의 플라즈마 챔버(410)와 도 2에서의 플라즈마 챔버(210)에 포함된 구성 중 동일한 구성은 상기에서 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다Since the same configuration among the configurations included in the plasma chamber 410 in FIG. 4 and the plasma chamber 210 in FIG. 2 has been described above, detailed description is omitted

도 4를 참조하면, 플라즈마 챔버(410)는 페라이트 코어(432)가 상부몸체(411a) 및 하부몸체(411b)에 설치된다. 여기서, 두 개의 연결몸체(411c)에는 유도 코일(442)이 권선된다. 본 발명에서는 하나의 유도 코일(442)이 두 개의 연결몸체(411c)에 연결되도록 권선되는 실시예를 도시하였다. 두 개의 연결몸체(411c)에는 각각 하나 이상의 유도 코일(422)이 권선될 수 있다. 유도 코일(442)은 임피던스 정합기(472)를 통해 제2 전원 공급원(471)에 연결된다. 연결몸체(411c)는 도 3에서 설명한 절연부(315)와 동일한 기능을 수행하며, 절연물질, 유전체( 비(非)메탈 물질)로 제작된다. 특히, 연결몸체(411c)는 세라믹으로 제작될 수 있다. Referring to FIG. 4, the plasma chamber 410 includes a ferrite core 432 mounted on the upper body 411a and the lower body 411b. Here, the induction coil 442 is wound on the two connection bodies 411c. In the present invention, one induction coil 442 is wound so as to be connected to two connection bodies 411c. One or more induction coils 422 may be wound on each of the two connection bodies 411c. The induction coil 442 is connected to the second power supply source 471 through an impedance matcher 472. The connection body 411c performs the same function as the insulation part 315 described in FIG. 3 and is made of an insulating material and a dielectric (non-metal) material. In particular, the connection body 411c may be made of ceramic.

연결몸체(411c)에 권선된 유도 코일(442)을 이용하여 플라즈마 초기 점화를 수행할 수 있다. 제2 전원 공급원(471)으로부터 임피던스 정합기(472)를 통해 무선 주파수를 유도 코일(442)로 제공하면, 플라즈마 방전 채널 내로 전기장이 유도되어 유도 결합된 플라즈마가 형성된다. 그러므로 별도의 점화장치를 구비하지 않고, 유도 코일(442)을 이용하여 플라즈마 초기 점화를 수행할 수 있다. The plasma initial ignition can be performed using the induction coil 442 wound on the connection body 411c. When a radio frequency is supplied to the induction coil 442 from the second power source 471 through the impedance matcher 472, an electric field is induced into the plasma discharge channel to form an inductively coupled plasma. Therefore, the plasma initial ignition can be performed using the induction coil 442 without a separate ignition device.

도 5 내지 도 7은 도 4에 도시된 플라즈마 발생기에서 유도코일과 전원 공급원의 다양한 연결 실시예를 도시한 도면이다. 5 to 7 are views showing various connection examples of the induction coil and the power source in the plasma generator shown in FIG.

도 5를 참조하면, 두 개의 연결몸체(411c)(도 4에 도시됨)에 각각 권선된 제1, 2 유도 코일(542a, 542b)은 임피던스 정합기(572)를 통해 제2 전원 공급원(571)에 직렬로 연결될 수 있다. 5, first and second induction coils 542a and 542b respectively wound on two connection bodies 411c (shown in FIG. 4) are connected to a second power source 571 ). ≪ / RTI >

도 6을 참조하면, 두 개의 연결몸체(411c)(도 4에 도시됨)에 각각 권선된 제1, 2 유도 코일(642a, 642b)은 임피던스 정합기(672)를 통해 제2 전원 공급원(671)에 병렬로 연결될 수 있다.6, first and second induction coils 642a and 642b respectively wound on two connection bodies 411c (shown in FIG. 4) are connected to a second power source 671 through an impedance matcher 672 ) Connected in parallel.

도 7을 참조하면, 두 개의 연결몸체(411c)(도 4에 도시됨) 중 하나에 권선된 제1 유도 코일(742a)은 임피던스 정합기(772)를 통해 제2 전원 공급원(771)에 연결되고, 다른 하나의 연결몸체(411c)에 권선된 제2 유도 코일(742b)은 임피던스 정합기(774)를 통해 제3 전원 공급원(773)에 연결될 수 있다. 다시 말해, 제1, 2 유도 코일(742a, 742b)은 서로 다른 전원 공급원과 연결될 수 있다. 서로 다른 전원 공급원은 동일한 주파수의 무선 주파수를 제공할 수도 있고, 서로 다른 주파수의 무선 주파수를 제공할 수도 있다. 7, a first induction coil 742a wound on one of the two connection bodies 411c (shown in FIG. 4) is connected to a second power source 771 through an impedance matcher 772 And the second induction coil 742b wound on the other connection body 411c may be connected to the third power source 773 via the impedance matcher 774. [ In other words, the first and second induction coils 742a and 742b may be connected to different power sources. Different power sources may provide radio frequencies of the same frequency or may provide radio frequencies of different frequencies.

도 8은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 플라즈마 발생기를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating a plasma generator according to a fourth embodiment of the present invention.

도 8에서의 플라즈마 챔버(810)와 도 2에서의 플라즈마 챔버(210)에 포함된 구성 중 동일한 구성은 상기에서 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다Since the same configuration among the configurations included in the plasma chamber 810 in FIG. 8 and the plasma chamber 210 in FIG. 2 has been described above, detailed description is omitted

도 8을 참조하면, 플라즈마 챔버(810)는 도 4에 도시된 플라즈마 챔버(410)와 동일한 구성에 가스아웃렛(806)과 연결되어 설치되는 절연부(815)가 더 구비된다. 절연부(815)의 외주면에는 유도 코일(873)이 권선되고, 유도 코일(873)은 임피던스 정합기(872)를 통해 제3 전원 공급원(871)과 연결된다. 본 발명에서는 절연부(815)의 구성을 제외한 나머지 부분은 도 4에 도시된 내용 및 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. Referring to FIG. 8, the plasma chamber 810 further includes an insulating portion 815 connected to the gas outlet 806 in the same configuration as the plasma chamber 410 shown in FIG. An induction coil 873 is wound on the outer circumferential surface of the insulating portion 815 and the induction coil 873 is connected to the third power source 871 through an impedance matcher 872. [ In the present invention, the remaining parts except for the constitution of the insulating part 815 are the same as those shown in FIG. 4, and a detailed description thereof will be omitted.

도 9 내지 도 12는 도 8에 도시된 플라즈마 발생기에서 유도코일과 전원 공급원의 다양한 연결 실시예를 도시한 도면이다.9 to 12 are views showing various connection examples of the induction coil and the power source in the plasma generator shown in FIG.

도 9를 참조하면, 두 개의 연결몸체(411c)(도 4에 도시됨)에 각각 권선되는 유도 코일을 제1 유도 코일(942a), 제2 유도 코일(942b)로 지칭하고, 절연부(도 8에 도시됨)에 권선되는 유도 코일을 제3 유도 코일(915)로 지칭한다. 제1, 2, 3 유도 코일(942a, 942b, 942c)은 임피던스 정합기(982)를 통해 제2 전원 공급원(981)에 직렬로 연결될 수 있다. 9, the induction coils wound respectively on the two connection bodies 411c (shown in FIG. 4) are referred to as a first induction coil 942a and a second induction coil 942b, 8) is referred to as a third induction coil 915. In this case, The first, second and third induction coils 942a, 942b and 942c may be connected in series to the second power source 981 through an impedance matcher 982. [

다른 실시예로 도 10을 참조하면, 제1, 2, 3 유도 코일(1042a, 1042b, 1042c)은 임피던스 정합기(1082)를 통해 제2 전원 공급원(1081)에 병렬로 연결될 수 있다.10, first, second, and third induction coils 1042a, 1042b, 1042c may be connected in parallel to a second power source 1081 through an impedance matcher 1082. In other embodiments,

또 다른 실시예로 도 11을 참조하면, 제1, 2, 3 유도 코일(1142a, 1142b, 1142c)은 서로 다른 전원 공급원(1181, 1191, 1171)에 연결될 수 있다. 이때, 서로 다른 전원 공급원(1181, 1191, 1171)은 하나의 임피던스 정합기에 연결될 수도 있고, 서로 다른 임피던스 정합기(1182, 1192, 1172)에 연결될 수 있다. 11, first, second, and third induction coils 1142a, 1142b, and 1142c may be coupled to different power sources 1181, 1191, and 1171, respectively. At this time, the different power sources 1181, 1191, and 1171 may be connected to one impedance matcher or may be connected to different impedance matchers 1182, 1192, and 1172.

또 다른 실시예로 도 12(a),(b)를 참조하면, 제1 유도 코일(1242a)와 제3 유도 코일(1215)은 하나의 전원 공급원(1281)에 임피던스 정합기(1282)를 통해 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있다. 제2 유도 코일은 별도의 전원 공급원에 연결될 수 있다(미도시). 12A and 12B, the first induction coil 1242a and the third induction coil 1215 are connected to a power source 1281 through an impedance matcher 1282 They can be connected in parallel or in series. The second induction coil may be connected to a separate power source (not shown).

상기에서 설명한 플라즈마 챔버(110, 210, 310, 410, 810)의 챔버몸체(111, 211, 311, 411, 811)는 내부에서 발생되는 고온의 플라즈마에 의해 챔버몸체(111, 211, 311, 411, 811)가 과열되어 손상되는 것을 방지하기 위한 냉각채널(미도시)을 포함한다. 냉각채널은 챔버몸체(111, 211, 311, 411, 811) 내에서 냉각수가 순환되는 냉각수 패스일 수도 있고, 챔버몸체(111, 211, 311, 411, 811)를 덮는 별도의 냉각 커버일 수도 있다. 마그네틱 코어와 일차 권선 코일 등과 같은 전기적 부품의 과열 방지하기 위해서도 별도의 냉각 수단이 구비될 수 있다. 본 발명에서의 냉각채널은 냉각수가 순환되는 구조로, 플라즈마 방전 채널의 주변으로 챔버몸체 내에 형성된다.The chamber bodies 111, 211, 311, 411 and 811 of the plasma chambers 110, 210, 310, 410 and 810 described above are connected to the chamber bodies 111, 211, 311 and 411 , 811) are prevented from being overheated and damaged. The cooling channel may be a cooling water path through which the cooling water is circulated in the chamber bodies 111, 211, 311, 411 and 811 or may be a separate cooling cover covering the chamber bodies 111, 211, 311, 411 and 811 . In order to prevent overheating of electrical components such as the magnetic core and the primary winding coils, a separate cooling means may be provided. The cooling channel in the present invention is formed in the chamber body around the plasma discharge channel with the structure in which the cooling water is circulated.

도 13은 유량 조절부의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.13 is a view schematically showing the configuration of the flow rate regulator.

도 13을 참조하면, 냉각채널(1312)로 공급되는 냉각수를 조절하기 위한 유량 조절부(1380)를 내부에 포함한다. 유량 조절부(1380)는 챔버몸체(1311) 내부에 구비되고, 냉각채널(1312)과 연결되어 냉각채널(1312) 내로 냉각수를 공급하거나 제한하기 위한 수단을 일컫는다. 예를 들어, 유량 조절부(1380)는 밸브 또는 개폐를 위한 스위치일 수 있다. Referring to FIG. 13, a flow control unit 1380 for controlling the cooling water supplied to the cooling channel 1312 is included therein. The flow rate regulator 1380 is provided inside the chamber body 1311 and is connected to the cooling channel 1312 to refer to means for supplying or restricting the cooling water into the cooling channel 1312. For example, the flow rate regulator 1380 may be a valve or a switch for opening and closing.

냉각수를 순환시키는 경우, 유량 조절부(1380)를 이용하여 냉각채널(1312)로 냉각수가 순환될 수 있도록 한다. 또한 냉각수의 순환을 정지시키는 경우, 유량 조절부(1380)를 이용하여 냉각채널(1312)로 냉각수가 순환되지 않도록 한다. 플라즈마 챔버에는 챔버몸체(1311)의 상태를 측정하기 위한 센서(미도시)가 구비된다. When the cooling water is circulated, the cooling water can be circulated through the cooling channel 1312 by using the flow rate regulator 1380. Further, when the circulation of the cooling water is stopped, the cooling water is not circulated to the cooling channel 1312 by using the flow rate control unit 1380. The plasma chamber is provided with a sensor (not shown) for measuring the state of the chamber body 1311.

센서는 챔버몸체(1311)의 온도, 냉각채널 내를 순환하는 냉각수의 유량 및 냉각채널 내를 순환하는 냉각수의 압력 등을 측정한다. 센서는 챔버몸체(1311) 내부에 형성되는 플라즈마의 상태 정보를 이용할 수도 있다. 센서에서 측정된 챔버몸체(1311)의 상태 정보는 제어부로 공급된다. The sensor measures the temperature of the chamber body 1311, the flow rate of the cooling water circulating in the cooling channel, and the pressure of the cooling water circulating in the cooling channel. The sensor may use the state information of the plasma formed inside the chamber body 1311. [ The state information of the chamber body 1311 measured by the sensor is supplied to the control unit.

유량 조절부(1380)는 제어부의 신호에 의해 제어되어 냉각채널(1212)로 공급되는 냉각수의 양을 조절한다. 유량 조절부(1380)는 냉각채널(1312)을 차단하거나 개방하여 냉각채널(1312)을 순환하는 냉각수의 양을 조절할 수 있다. 또는 냉각수 공급원(1370) 및 유량 조절부(1380)를 함께 제어하여 냉각채널(1312)로 공급되는 냉각수의 양을 조절할 수도 있다. The flow rate regulator 1380 controls the amount of cooling water supplied to the cooling channel 1212 under the control of a signal from the controller. The flow rate regulator 1380 may block or open the cooling channel 1312 to regulate the amount of cooling water circulating through the cooling channel 1312. Alternatively, the amount of the cooling water supplied to the cooling channel 1312 may be controlled by controlling the cooling water supply source 1370 and the flow rate control unit 1380 together.

플라즈마 챔버의 구동 유무에 관계없이 냉각채널(1312)에 계속 냉각수를 공급하면, 플라즈마 발생기(1310)의 온도가 너무 낮아져서 플라즈마 초기방전 실패가 나타날 수 있다. 그러므로 유량 조절부(1380)를 이용하여 플라즈마 발생기(1310)가 구동되어 챔버몸체(1311)가 플라즈마에 의해 과열되는 경우에만 냉각수를 공급하기 때문에 플라즈마 초기방전 성공률을 향상시킬 수 있다. 여기서, 챔버몸체(1311)의 온도는 챔버몸체(1311) 전체 온도를 의미할 수도 있고, 플라즈마가 발생되는 플라즈마 방전 채널 내부 온도일 수도 있다. 또는 챔버몸체(1311)의 특정부분, 특히 온도가 높은 가스아웃렛 부분의 온도를 측정할 수도 있다. Regardless of whether the plasma chamber is driven or not, if the cooling water is continuously supplied to the cooling channel 1312, the temperature of the plasma generator 1310 becomes too low to cause a plasma initial discharge failure. Therefore, since the cooling water is supplied only when the plasma generator 1310 is driven using the flow rate controller 1380 and the chamber body 1311 is overheated by the plasma, the plasma initial discharge success rate can be improved. Here, the temperature of the chamber body 1311 may mean the entire temperature of the chamber body 1311, or may be the temperature inside the plasma discharge channel in which the plasma is generated. Or the temperature of a particular part of the chamber body 1311, especially the gas outlet portion with a high temperature.

유량 조절부(1380)는 구동부(1382)와 개폐부(1384) 및 탄성부재(1386)로 구성된다. 구동부(1382)는 개폐부(1384)를 상,하 또는 좌, 우로 이동시키기 위한 구성으로 제어부로부터 전달되는 제어신호에 의해 구동된다. 개폐부(1384)는 냉각채널(1312)을 개폐하기 위한 수단으로 기능하며, 상,하 또는 좌, 우로 이동될 수 있도록 챔버몸체(1311) 내부에 삽입되며, 개폐부(1384)의 일부에 의해 냉각채널(1312)이 차단된다. 개폐부(1384)는 냉각채널(1312)을 차단하기 위한 헤드(1384a) 및 해당 헤드(1384a)에서 연결되는 몸체(1384b)로 구성된다. 개폐부(1384)는 챔버몸체(1311)에 형성된 홀에 삽입되며, 개폐부(1384)가 위로 이동시 챔버몸체(1311)와의 마찰되는 것을 방지하거나 또는 진공유지를 위하여 홀 내부에 오링(1385)이 구비된다. The flow rate regulator 1380 includes a driving unit 1382, an opening / closing unit 1384, and an elastic member 1386. The driving unit 1382 is driven by a control signal transmitted from the control unit in a configuration for moving the opening and closing unit 1384 upward, downward, leftward, and rightward. The opening and closing part 1384 functions as a means for opening and closing the cooling channel 1312. The opening and closing part 1384 is inserted into the chamber body 1311 such that it can be moved upward, (1312) is blocked. The opening and closing part 1384 is composed of a head 1384a for cutting off the cooling channel 1312 and a body 1384b connected from the head 1384a. The opening and closing part 1384 is inserted into a hole formed in the chamber body 1311 and an O-ring 1385 is provided in the hole to prevent friction between the opening and closing part 1384 and the chamber body 1311 when the door is moved upward, .

예를 들어, 개폐부(1384)가 위로 이동되면, 냉각채널(1312)이 개방되어 냉각수 공급원(1340)으로부터 공급된 냉각수가 냉각채널(1312)을 따라 순환하게 된다. 또한 개폐부(1384)가 아래로 이동되면, 개폐부(1384)의 헤드(1384a)에 의해 냉각채널(1312)이 차단되어 냉각수 공급원(1340)으로부터 공급된 냉각수가 냉각채널(1312)로 공급되지 않는다. 개폐부(1384)의 이동 정도에 따라 냉각채널(1312)이 개방되는 정도를 조절할 수 있으므로 냉각채널(1312) 내로 공급되는 냉각수의 양을 조절할 수 있다. 챔버몸체(1311)의 온도가 높은 경우 냉각수 공급량을 증가시키고, 챔버(1311)의 온도가 낮아진 경우 냉각수 공급량을 감소시킴으로써 챔버몸체(1311)의 온도에 따른 냉각수의 양을 조절한다. 구동부(1382)와 개폐부(1384) 사이에는 탄성부재(1386)가 포함된다. For example, when the opening / closing portion 1384 is moved upward, the cooling channel 1312 is opened so that the cooling water supplied from the cooling water supply source 1340 is circulated along the cooling channel 1312. The cooling channel 1312 is blocked by the head 1384a of the opening and closing part 1384 so that the cooling water supplied from the cooling water supply source 1340 is not supplied to the cooling channel 1312. [ The degree of opening of the cooling channel 1312 can be adjusted according to the degree of movement of the opening / closing unit 1384, so that the amount of cooling water supplied into the cooling channel 1312 can be adjusted. The amount of cooling water supplied to the chamber body 1311 is increased and the amount of cooling water supplied to the chamber body 1311 is adjusted by reducing the amount of cooling water supplied when the temperature of the chamber 1311 is lowered. An elastic member 1386 is included between the driving portion 1382 and the opening / closing portion 1384.

도 14는 유량 조절부를 이용한 냉각수 순환 제어 방법을 도시한 흐름도이다.14 is a flowchart showing a cooling water circulation control method using a flow rate regulator.

도 14를 참조하면, 하기에서는 플라즈마 챔버의 챔버몸체가 과열되는 것을 방지하기 위한 냉각수 조절 방법을 설명한다. Referring to FIG. 14, a cooling water control method for preventing the chamber body of the plasma chamber from being overheated will be described below.

플라즈마를 발생시키기 위하여 전원 공급원으로부터 무선 주파수를 공급받아 플라즈마 챔버가 구동된다(S210). 플라즈마 챔버는 플라즈마 방전 채널 내에서 플라즈마가 발생되며, 챔버몸체가 고온의 플라즈마에 의해 과열된다. 여기서, 센서를 이용하여 플라즈마 챔버의 상태를 측정한다(S220). 플라즈마 챔버의 상태란 상기에서 설명된 바와 같이, 챔버의 온도, 냉각수 유량, 냉각수 압력 또는 플라즈마 방전 채널내의 온도 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 측정된 상태 정보는 제어부로 전송된다(S230). 제어부에서는 측정된 상태 정보를 이용하여 플라즈마 발생기의 상태, 예를 들어 챔버몸체의 온도를 확인한다. 제어부는 측정된 상태 정보와 기준값을 비교하여 냉각수를 공급할지 여부를 판단한다. 여기서, 기준값이란 플라즈마가 정상적으로 발생될 수 있도록 설정된 온도 , 냉각수 유량 또는 유압 등과 같은 정보로 사용자에 의해 설정된다. 측정된 정보가 기준값과 같거나 크면, 챔버몸체가 과열된 상태로 판단되어 온도를 낮추기 위하여 냉각수를 공급해야 한다. 제어부는 유량 조절부로 제어신호를 전달한다(S240). In order to generate a plasma, a plasma chamber is driven by receiving a radio frequency from a power source (S210). The plasma chamber generates plasma in the plasma discharge channel, and the chamber body is overheated by the high temperature plasma. Here, the state of the plasma chamber is measured using a sensor (S220). The state of the plasma chamber may include at least one of the temperature of the chamber, the flow rate of the cooling water, the pressure of the cooling water, or the temperature in the plasma discharge channel, as described above. The measured status information is transmitted to the control unit (S230). The controller checks the state of the plasma generator, for example, the temperature of the chamber body, using the measured state information. The controller compares the measured state information with the reference value to determine whether to supply the cooling water. Here, the reference value is set by the user as information such as the temperature, the cooling water flow rate, or the hydraulic pressure that is set so that the plasma can normally be generated. If the measured information is equal to or greater than the reference value, the chamber body is judged to be overheated and the cooling water must be supplied to lower the temperature. The control unit transmits a control signal to the flow rate control unit (S240).

여기서, 제어신호는 냉각수의 양을 조절하기 위한 개폐부의 이동정도를 제어하는 신호이다. 제어신호에 의해 유량 조절부의 개폐부는 냉각채널이 개방되도록 이동하여 냉각채널을 따라 냉각수가 순환된다(S250). 제어부는 플라즈마 발생기가 계속 구동되고 있는지, 플라즈마 발생기가 오프된 상태인지를 확인하고(S260), 플라즈마 발생기의 구동이 오프되면 냉각채널로 냉각수가 공급되는 것을 차단하기 위한 제어신호를 유량 조절부로 전달한다(S270). 제어신호에 의해 유량 조절부의 개폐부는 냉각채널이 차단되도록 이동하여 냉각수의 공급을 차단한다(S280). 제어부는 플라즈마 발생기의 구동이 오프되면 곧바로 냉각수의 공급을 차단할 수도 있고, 챔버몸체의 상태에 따라 소정의 시간이 지난 후에 냉각수의 공급 차단할 수도 있다. Here, the control signal is a signal for controlling the degree of movement of the opening / closing part for adjusting the amount of cooling water. The control signal causes the opening / closing portion of the flow rate regulator to move so that the cooling channel is opened, and the cooling water is circulated along the cooling channel (S250). The control unit confirms whether the plasma generator is continuously driven and the plasma generator is off (S260). When the plasma generator is off, the control unit transmits a control signal for shutting off the supply of the cooling water to the cooling channel to the flow rate controller (S270). The opening / closing part of the flow rate control part is moved by the control signal so that the cooling channel is blocked to shut off the supply of the cooling water (S280). The control unit may cut off the supply of the cooling water immediately after the plasma generator is turned off, or may cut off the supply of the cooling water after a predetermined time has elapsed according to the state of the chamber body.

본 발명에서는 센서를 이용하여 플라즈마 챔버의 상태를 측정하며 냉각수 공급을 제어하는 방법을 설명하였으나, 플라즈마 챔버가 구동되면 냉각수가 공급되고, 플라즈마 챔버가 구동을 멈추면 냉각수의 공급이 차단되도록 제어될 수 있다. In the present invention, a method of measuring the state of a plasma chamber using a sensor and controlling the supply of cooling water has been described. However, when the plasma chamber is driven, cooling water is supplied, and when the plasma chamber is stopped, have.

본 발명에서의 유량 조절부(1380)는 챔버몸체(1311) 전체를 순환하는 냉각수의 흐름을 조절하는 것을 설명하였으나, 챔버몸체(1311)의 일부분으로만 냉각수가 순환될 수 있도록 제어할 수 있다. The flow control unit 1380 controls the flow of the cooling water circulating throughout the chamber body 1311. However, it is possible to control the circulation of the cooling water only to a part of the chamber body 1311. [

도 15는 스크류 형태의 유량 조절부 구조를 간략하게 도시한 도면이다.15 is a view schematically showing a structure of a screw-type flow rate regulator.

도 15를 참조하면, 본 발명의 유량 조절부(1580)의 개폐부(1584)는 나사산(1584c)이 형성된 몸체(1584b)와 그 몸체(1584b)의 일단에 구비된 헤드(1584a)를 포함한다. 나사산(1584c)은 개폐부(1584)의 외주면에 형성되고, 몸체(1584b)가 삽입되는 홀에도 나사산(1584c)과 맞물리도록 나사산이 구비된다. 그러므로 개폐부(1584)는 몸체(1584b)에 형성된 나사산(1584c)에 의해 스크루 방식으로 이동하는데, 몸체(1584b)가 상, 하로 이동하면 헤드(1584a)에 의해 냉각채널(1512)이 차단되거나 개방된다. 바람직하게는 헤드(1584a)의 직경이 냉각채널(1512)의 직경과 동일하거나 더 크게 형성되어, 헤드(1584a)를 냉각채널(1512)로 완전하게 삽입함으로써 냉각채널(1512)이 완전하게 차단될 수 있다. 나머지 구성 및 작용, 효과는 상기에 설명한 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 15, the opening and closing part 1584 of the flow rate control part 1580 includes a body 1584b formed with a thread 1584c and a head 1584a provided at one end of the body 1584b. The thread 1584c is formed on the outer circumferential surface of the opening and closing part 1584 and threaded to fit the thread 1584c into the hole into which the body 1584b is inserted. Therefore, the opening / closing part 1584 moves in a screw manner by the screw thread 1584c formed on the body 1584b. When the body 1584b moves up and down, the cooling channel 1512 is blocked or opened by the head 1584a . Preferably the diameter of the head 1584a is equal to or greater than the diameter of the cooling channel 1512 so that the cooling channel 1512 is completely blocked by inserting the head 1584a completely into the cooling channel 1512 . The rest of the configuration, operation, and effect are the same as those of the above-described embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

도 16 및 도 17은 밸브 형태의 유량 조절부 구조를 갼락하게 도시한 도면이다.FIGS. 16 and 17 are views depicting the structure of the flow rate regulator in the form of a valve.

도 16을 참조하면, 본 발명의 유량 조절부(1680)의 개폐부(1690)는 몸체(1694) 및 헤드(1692)를 포함한다. 몸체(1694)의 일단에는 헤드(1692)가 구비되고, 헤드(1692)는 챔버몸체(1611)내에 삽입된다. 헤드(1692)에 의해 냉각채널(1612)이 개방되거나 차단된다. 헤드(1692)에는 관통 형성되는 연결홀(1698)이 구비된다. 연결홀(1698)은 헤드(1692)의 일측에서 타측을 관통하도록 형성된다. 바람직하게는 헤드(1692)의 직경이 냉각채널(1612)의 직경과 동일하거나 더 크게 형성되어, 헤드(1692)를 냉각채널(1612)로 완전하게 삽입함으로써 냉각채널(1612)이 완전하게 차단될 수 있다.Referring to FIG. 16, the opening / closing portion 1690 of the flow rate regulator 1680 includes a body 1694 and a head 1692. One end of the body 1694 is provided with a head 1692, and the head 1692 is inserted into the chamber body 1611. The cooling channel 1612 is opened or blocked by the head 1692. [ The head 1692 is provided with a connection hole 1698 formed therethrough. The connection hole 1698 is formed to penetrate the other side of the head 1692 from the other side. The diameter of the head 1692 is preferably equal to or greater than the diameter of the cooling channel 1612 so that the cooling channel 1612 is completely blocked by inserting the head 1692 into the cooling channel 1612 .

개폐부(1690)를 한쪽 방향으로 돌리면, 몸체(1694)와 헤드(1692)가 회전하게 된다. 여기서, 헤드(1692)에 형성된 연결홀(1698)의 양단이 냉각채널(1612)과 접하게 되고, 이로 인하여 연결홀(1698)에 의해 냉각채널(1612)이 연결됨으로써 냉각수가 이동할 수 있다. 반대로, 개폐부(1690)를 다시 원래의 방향으로 돌려서 연결홀(1698)과 냉각채널(1612)이 연결되지 않는 상태, 다시 말해 냉각채널(1612)을 차단할 수 있다. 연결홀(1698)의 직경은 냉각채널(1612)의 직경과 동일할 수 있고, 냉각채널(1612)의 직경보다 크거나 작을 수도 있다. 나머지 구성 및 작용, 효과는 상기에 설명한 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.When the opening / closing part 1690 is turned in one direction, the body 1694 and the head 1692 rotate. Both ends of the connection hole 1698 formed in the head 1692 are brought into contact with the cooling channel 1612 so that the cooling channel 1612 is connected by the connection hole 1698 so that the cooling water can move. On the contrary, the opening / closing part 1690 can be turned again in the original direction so that the connection hole 1698 and the cooling channel 1612 are not connected, that is, the cooling channel 1612 can be blocked. The diameter of the connection hole 1698 may be equal to the diameter of the cooling channel 1612 and may be larger or smaller than the diameter of the cooling channel 1612. [ The rest of the configuration, operation, and effect are the same as those of the above-described embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

도 17을 참조하면, 본 발명의 유량 조절부(1780)의 개폐부(1752)는 몸체(1754), 레버가이드(1755) 및 연결부재(1756)를 포함한다. 몸체(1754)는 레버가이드(1755)와 힌지(1753)로 결합되어 하나의 조립체로 구성된다. 레버가이드(1755)의 일부는 연결부재(1756)에 형성된 삽입홀(1756a)에 삽입된다. 연결부재(1756)의 하부에는 유로(1756b)가 형성되어, 유로(1756b)에 의해 분리된 냉각채널(1712)이 하나로 연결된다. 17, the opening / closing portion 1752 of the flow control portion 1780 includes a body 1754, a lever guide 1755, and a connecting member 1756. The body 1754 is combined with a lever guide 1755 and a hinge 1753 to constitute one assembly. A part of the lever guide 1755 is inserted into the insertion hole 1756a formed in the connecting member 1756. [ A channel 1756b is formed in a lower portion of the connecting member 1756 so that the cooling channels 1712 separated by the channel 1756b are connected together.

개폐부(1752)를 위로 올리면, 몸체(1754)에 연결된 레버가이드(1755)가 회전하며 연결부재(1756)를 전방으로 이동시킨다. 전방으로 연결부재(1756)가 이동하면, 유로(1756b)는 분리된 냉각채널(1712) 사이에 위치하게 되어 냉각채널(1712)이 연결되어 개방된다. 그러므로 냉각수 공급원(1740)으로부터 공급된 냉각수가 냉각채널(1712)을 따라 이동할 수 있다. 반대로, 개폐부(1752)를 아래로 내리면, 몸체(1754)에 연결된 레버가이드(1755)가 회전하며 연결부재(1756)를 후방으로 이동시킨다. 후방으로 연결부재(1756)가 이동하면, 유로(1756b)의 위치가 이동되어 냉각채널(1712)이 연결되지 않고 차단된다. 상기에 설명한 몸체(1754)를 이용한 방식은 레버식으로 동작하는 수도꼭지의 구조와 유사하며, 상기에 설명한 구조를 포함하여 다양한 변형 실시가 가능하다. 나머지 구성 및 작용, 효과는 상기에 설명한 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. When the opening / closing part 1752 is raised, the lever guide 1755 connected to the body 1754 rotates and moves the connecting member 1756 forward. When the connecting member 1756 moves forward, the flow path 1756b is positioned between the separated cooling channels 1712, and the cooling channel 1712 is connected and opened. Therefore, the cooling water supplied from the cooling water supply source 1740 can move along the cooling channel 1712. Conversely, when the opening / closing part 1752 is lowered, the lever guide 1755 connected to the body 1754 rotates and moves the connecting member 1756 backward. When the connecting member 1756 moves rearward, the position of the flow path 1756b is shifted and the cooling channel 1712 is shut off without being connected. The method using the body 1754 described above is similar to the structure of the faucet operated by the lever type, and various modifications including the structure described above are possible. The rest of the configuration, operation, and effect are the same as those of the above-described embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

상기에서 설명한 유량 조절부는 구동부에 의해 자동으로 구동되어 냉각채널을 개폐한다. 구동부는 개폐부를 구동하여 냉각채널을 개방하거나 차단하기 위한 구성으로, 예를 들어 구동부는 솔레노이드, 모터 등일 수 있다.The flow control unit described above is automatically driven by the driving unit to open / close the cooling channel. The driving unit is configured to open or close the cooling channel by driving the opening and closing unit. For example, the driving unit may be a solenoid, a motor, or the like.

이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in any way as being restrictive and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (15)

내부에 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널을 갖고, 상기 플라즈마 방전채널로 가스를 제공하는 가스인렛 및 상기 플라즈마 방전 채널에서 활성화된 가스가 배출되는 가스아웃렛을 갖는 챔버몸체;
상기 챔버몸체의 상기 가스인렛과 연결되며 상기 플라즈마 방전 채널에 대하여 제1 방향으로 기울기를 갖는 하나 이상의 제1 분사홀과 상기 플라즈마 방전 채널에 대하여 제2 방향으로 기울기를 갖는 하나 이상의 제2 분사홀을 갖는 가스 공급부;
상기 플라즈마 방전 채널의 일부를 감싸도록 상기 챔버몸체에 설치되는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어에 권선되는 일차 권선 코일을 갖는 변압기;
상기 일차 권선 코일과 연결되는 제1 전원 공급원;
상기 챔버몸체의 상기 가스아웃렛 및 공정챔버를 연결시키고 활성화된 가스가 이동되는 절연부;
상기 절연부 내부로 유도 결합된 플라즈마를 형성하는 유도 코일; 및
상기 유도 코일과 연결되는 제2 전원 공급원을 포함하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
A chamber body having a toroidal plasma discharge channel therein and having a gas inlet for providing gas to the plasma discharge channel and a gas outlet for discharging gas activated in the plasma discharge channel;
At least one first injection hole connected to the gas inlet of the chamber body and having a slope in a first direction with respect to the plasma discharge channel, and at least one second injection hole having a slope in the second direction with respect to the plasma discharge channel ;
A transformer having a ferrite core installed in the chamber body to surround a part of the plasma discharge channel and a primary winding coil wound on the ferrite core;
A first power source coupled to the primary winding coil;
An insulating portion connecting the gas outlet and the process chamber of the chamber body and moving the activated gas;
An induction coil forming an inductively coupled plasma into the insulating portion; And
And a second power source coupled to the induction coil.
제1항에 있어서,
상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀을 통해 공급된 가스는 상기 플라즈마 방전 채널 내에서 교차되는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
The method according to claim 1,
Wherein the gas supplied through the first ejection hole and the second ejection hole has multiple power sources crossing the plasma discharge channel.
제1항에 있어서,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은,
평행하지 않고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 연장되어 만나는 가상의 교차점이 상기 챔버몸체 내부에 위치하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
The method according to claim 1,
Wherein the first direction and the second direction are perpendicular to each other,
And a plurality of power sources in which a virtual intersection point in which the first direction and the second direction are extended is located inside the chamber body.
제1항에 있어서,
상기 페라이트 코어는,
상기 가스인렛을 중심으로 인접하게 설치되거나,
상기 가스아웃렛을 중심으로 인접하게 설치되거나,
상기 가스인렛 및 상기 가스아웃렛을 중심으로 인접하게 설치되는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
The method according to claim 1,
Wherein the ferrite core comprises:
A gas inlet provided adjacent to the gas inlet,
A gas outlet provided adjacent to the gas outlet,
And a plurality of power sources adjacent to the gas inlet and the gas outlet.
제1항에 있어서,
상기 챔버몸체는,
상기 플라즈마 방전 채널을 따라 형성되어 냉각수가 이동되는 냉각채널을 더 포함하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
The method according to claim 1,
The chamber body includes:
And a cooling channel formed along the plasma discharge channel to move the cooling water.
제5항에 있어서,
상기 냉각채널의 개폐 정도를 조절하여 이동하는 냉각수의 양을 조절하는 유량 조절부를 더 포함하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
6. The method of claim 5,
And a flow rate controller for controlling the amount of the cooling water flowing by adjusting the opening / closing degree of the cooling channel.
제1항에 있어서,
상기 제1 전원 공급원과 상기 제2 전원 공급원은 동일 주파수 또는 서로 다른 주파수의 무선 주파수를 공급하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
The method according to claim 1,
Wherein the first power source and the second power source have multiple power supplies for supplying radio frequencies of the same frequency or different frequencies.
내부에 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널을 갖고, 상기 플라즈마 방전채널로 가스를 제공하는 가스인렛 및 상기 플라즈마 방전 채널에서 활성화된 가스가 배출되는 가스아웃렛을 갖는 챔버몸체;
상기 챔버몸체의 상기 가스인렛과 연결되며 상기 플라즈마 방전 채널에 대하여 제1 방향으로 기울기를 갖는 하나 이상의 제1 분사홀과 상기 플라즈마 방전 채널에 대하여 제2 방향으로 기울기를 갖는 하나 이상의 제2 분사홀을 갖는 가스 공급부;
상기 플라즈마 방전 채널의 일부를 감싸도록 상기 가스인렛 또는 상기 가스아웃렛에 인접하게 설치되는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어에 권선되는 일차 권선 코일을 갖는 변압기;
상기 변압기의 상기 일차 권선 코일과 연결되는 제1 전원 공급원;
상기 플라즈마 방전 채널의 일부가 포함되도록 상기 챔버몸체에서 상기 가스인렛과 상기 가스아웃렛의 사이에 구비되는 절연부;
상기 절연부 내부로 유도 결합된 플라즈마를 형성하는 유도 코일; 및
상기 유도 코일과 연결되는 제2 전원 공급원을 포함하고,
상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀을 통해 공급된 가스는 상기 플라즈마 방전 채널 내에서 교차되는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
A chamber body having a toroidal plasma discharge channel therein and having a gas inlet for providing gas to the plasma discharge channel and a gas outlet for discharging gas activated in the plasma discharge channel;
At least one first injection hole connected to the gas inlet of the chamber body and having a slope in a first direction with respect to the plasma discharge channel, and at least one second injection hole having a slope in the second direction with respect to the plasma discharge channel ;
A transformer having a ferrite core adjacent to the gas inlet or the gas outlet to surround a portion of the plasma discharge channel and a primary winding coil wound on the ferrite core;
A first power source coupled to the primary winding coil of the transformer;
An insulation part provided between the gas inlet and the gas outlet in the chamber body such that a part of the plasma discharge channel is included;
An induction coil forming an inductively coupled plasma into the insulating portion; And
And a second power source connected to the induction coil,
Wherein the gas supplied through the first ejection hole and the second ejection hole has multiple power sources crossing the plasma discharge channel.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은,
평행하지 않고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 연장되어 만나는 가상의 교차점이 상기 챔버몸체 내부에 위치하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
9. The method of claim 8,
Wherein the first direction and the second direction are perpendicular to each other,
And a plurality of power sources in which a virtual intersection point in which the first direction and the second direction are extended is located inside the chamber body.
제8항에 있어서,
상기 가스아웃렛과 연결되며 활성화된 가스가 이동되는 제2 절연부; 및
상기 제2 절연부 내부로 유도 결합된 플라즈마를 형성하는 제2 유도 코일을 더 포함하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
9. The method of claim 8,
A second insulation part connected to the gas outlet and having an activated gas moved; And
And a second induction coil for forming a plasma inductively coupled into the second insulator.
제11항에 있어서,
상기 제2 유도코일은,
상기 제2 전원 공급원과 연결되거나 제3 전원 공급원과 연결되는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
12. The method of claim 11,
Wherein the second induction coil
And a plurality of power sources connected to the second power source or connected to the third power source.
제8항에 있어서,
상기 챔버몸체는,
상기 플라즈마 방전 채널을 따라 형성되어 냉각수가 이동되는 냉각채널을 더 포함하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
9. The method of claim 8,
The chamber body includes:
And a cooling channel formed along the plasma discharge channel to move the cooling water.
제13항에 있어서,
상기 냉각채널의 개폐 정도를 조절하여 이동하는 냉각수의 양을 조절하는 유량 조절부를 더 포함하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.
14. The method of claim 13,
And a flow rate controller for controlling the amount of the cooling water flowing by adjusting the opening / closing degree of the cooling channel.
제8항에 있어서,
상기 제1 전원 공급원과 상기 제2 전원 공급원은 동일 주파수 또는 서로 다른 주파수의 무선 주파수를 공급하는 다중 전원을 갖는 플라즈마 발생기.9. The method of claim 8,
Wherein the first power source and the second power source have multiple power supplies for supplying radio frequencies of the same frequency or different frequencies.
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