KR102023705B1 - Plasma reactor for process monitoring - Google Patents

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Abstract

공정 모니터링을 위한 플라즈마 반응기는, 진공 배기관에 접속되는 관형의 접지 전극과, 접지 전극에 결합되며 접지 전극과 반대되는 단부의 내측에 관형의 스페이서를 구비한 관형의 유전체와, 유전체의 외면에서 유전체의 길이 방향과 나란하게 위치하는 고전압 전극과, 스페이서와 접하며 유전체의 단부에 결합된 시창구를 포함한다. 고전압 전극은 접지 전극에 대해 최소 간격으로부터 최대 간격에 이르는 간격 범위를 가지며, 전원으로부터 플라즈마 발생을 위한 구동 전압을 인가받는다.Plasma reactors for process monitoring include a tubular ground electrode connected to a vacuum exhaust pipe, a tubular dielectric with tubular spacers coupled to the ground electrode and opposite to the ground electrode, and a dielectric on the outer surface of the dielectric. And a high voltage electrode positioned side by side in the longitudinal direction, and a viewing hole in contact with the spacer and coupled to the end of the dielectric. The high voltage electrode has an interval range from the minimum interval to the maximum interval with respect to the ground electrode, and receives a driving voltage for generating plasma from a power supply.

Description

공정 모니터링을 위한 플라즈마 반응기 {PLASMA REACTOR FOR PROCESS MONITORING}Plasma reactor for process monitoring {PLASMA REACTOR FOR PROCESS MONITORING}

본 발명은 공정 챔버의 배기 가스를 분석하여 공정 모니터링을 수행하는 플라즈마 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma reactor for performing process monitoring by analyzing the exhaust gas of the process chamber.

반도체, 디스플레이, 태양전지 등은 공정 챔버와 진공 펌프를 구비한 저압 공정 설비에서 제작된다. 공정 챔버에서는 증착, 식각, 세정 등의 작업이 이루어지고, 진공 펌프는 배기관을 통해 공정 챔버와 연결되어 공정 가스를 배출시킨다.Semiconductors, displays, solar cells and the like are fabricated in low pressure process equipment with process chambers and vacuum pumps. In the process chamber, operations such as deposition, etching, and cleaning are performed, and a vacuum pump is connected to the process chamber through an exhaust pipe to discharge the process gas.

공정 모니터링은 공정 챔버의 상태를 감지하는 기술로서, 종래의 공정 모니터링은 주로 공정 챔버 내부에서 발생한 플라즈마로부터 방출되는 광학 에미션(optical emission)을 관측하여 공정 중 일어나는 화학반응을 유추하는 방식으로 이루어진다.Process monitoring is a technique for detecting the state of a process chamber, and conventional process monitoring is mainly performed by inducing chemical reactions occurring during a process by observing optical emission emitted from plasma generated inside the process chamber.

그런데 공정 챔버 내부에서 발생하는 플라즈마는 공간적인 비균일성을 가지고 있으므로 측정 위치에 따라 스펙트럼 강도에 큰 차이가 발생한다. 또한, 광학 에미션을 관측하는 시창구가 공정 부산물에 의해 오염되어 측정 에미션 강도가 시간에 따라 변하게 되며, 시창구에 의한 웨이퍼의 오염 방지를 위해 시창구가 존재하지 않는 다수의 공정 챔버가 존재한다.However, since the plasma generated inside the process chamber has spatial non-uniformity, a large difference occurs in the spectral intensity depending on the measurement position. In addition, the viewing window for observing the optical emission is contaminated by process by-products so that the measured emission intensity changes with time, and there are a plurality of process chambers in which the viewing window does not exist to prevent contamination of the wafer by the viewing window. do.

최근, 공정 챔버 후단의 배기관에 잔류가스 분석기를 설치하거나 플라즈마 반응기를 설치하여 공정 모니터링을 수행하는 방식이 제안되었다. 그런데 유량과 압력 등 공정 조건이 스로틀 밸브에 의해 엄격히 통제되는 공정 챔버와 달리 배기관은 시간에 따라 압력이 급격하게 변하고, 다수의 공정 부산물들과 미분해 전구체가 통과하는 등 플라즈마의 발생 및 유지가 매우 어려운 영역이다.Recently, a method of performing process monitoring by installing a residual gas analyzer or installing a plasma reactor in an exhaust pipe behind a process chamber has been proposed. However, unlike process chambers in which process conditions such as flow rate and pressure are strictly controlled by the throttle valve, the exhaust pipe changes pressure rapidly with time, and the generation and maintenance of plasma, such as the passage of many process by-products and undecomposed precursors, is very It is a difficult area.

또한, 플라즈마는 다양한 종류의 공정 부산물과 입자들을 추가로 발생시키므로, 이들에 의해 시창구가 오염될 수 있다.In addition, the plasma additionally generates various kinds of process by-products and particles, which may contaminate the sight glass.

본 발명은 다양한 공정 조건에서 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 안정된 플라즈마를 유지할 수 있으며, 시창구 오염에 의한 광학 에미션의 왜곡을 최소화할 수 있는 공정 모니터링을 위한 플라즈마 반응기를 제공하고자 한다.The present invention is to provide a plasma reactor for process monitoring that can generate a plasma under a variety of process conditions, can maintain a stable plasma, and minimize distortion of the optical emission due to viewing window contamination.

일 실시예의 플라즈마 반응기는 공정 챔버 후단의 진공 배기관에 접속되며, 진공 배기관의 공정 가스를 시간에 따라 분석하여 공정 모니터링을 수행한다. 플라즈마 반응기는, 진공 배기관에 접속되는 관형의 접지 전극과, 접지 전극에 결합되며 접지 전극과 반대되는 단부의 내측에 관형의 스페이서를 구비한 관형의 유전체와, 유전체의 외면에서 유전체의 길이 방향과 나란하게 위치하는 고전압 전극과, 스페이서와 접하며 유전체의 단부에 결합된 시창구를 포함한다. 고전압 전극은 접지 전극에 대해 최소 간격으로부터 최대 간격에 이르는 간격 범위를 가지며, 전원으로부터 플라즈마 발생을 위한 구동 전압을 인가받는다. 스페이서의 내경은 유전체의 내경보다 작다.The plasma reactor of one embodiment is connected to a vacuum exhaust pipe at the rear of the process chamber, and process monitoring is performed by analyzing the process gas of the vacuum exhaust pipe over time. The plasma reactor has a tubular ground electrode connected to a vacuum exhaust pipe, a tubular dielectric having a tubular spacer coupled to the ground electrode and opposite to the ground electrode, and parallel to the length direction of the dielectric on the outer surface of the dielectric. And a sight glass coupled to the end of the dielectric and in contact with the spacer. The high voltage electrode has an interval range from the minimum interval to the maximum interval with respect to the ground electrode, and receives a driving voltage for generating plasma from a power supply. The inner diameter of the spacer is smaller than the inner diameter of the dielectric.

접지 전극은, 진공 배기관의 내부에 위치하며 적어도 하나의 개구를 가지는 내측부와, 진공 배기관의 외부에 위치하는 외측부로 구분될 수 있다. 내측부는 앞쪽이 막힌 형상일 수 있고, 개구는 공정 가스의 상류측에 위치하는 제1 개구와 공정 가스의 하류측에 위치하는 제2 개구로 구분될 수 있다.The ground electrode may be divided into an inner part located inside the vacuum exhaust pipe and having at least one opening, and an outer part located outside the vacuum exhaust pipe. The inner part may have a shape in which the front is blocked, and the opening may be divided into a first opening positioned upstream of the process gas and a second opening positioned downstream of the process gas.

접지 전극의 내부 공간은 균일 직경부와, 균일 직경부보다 유전체로부터 더 멀리 위치하며 유전체로부터 멀어질수록 내경이 작아지는 가변 직경부로 구성될 수 있고, 적어도 하나의 개구는 가변 직경부와 통할 수 있다.The inner space of the ground electrode may be composed of a uniform diameter portion and a variable diameter portion located farther from the dielectric than the uniform diameter portion and having an inner diameter that decreases away from the dielectric, and at least one opening may communicate with the variable diameter portion. .

내측부는 서로 이격된 제1 파트 및 제2 파트와, 제1 파트와 제2 파트를 일체로 결합시키는 복수의 금속 바를 포함할 수 있으며, 복수의 금속 바 사이의 열린 부분이 개구로 기능할 수 있다.The inner part may include a first part and a second part spaced apart from each other, and a plurality of metal bars integrally coupling the first part and the second part, and an open portion between the plurality of metal bars may function as an opening. .

다른 한편으로, 접지 전극은 하나의 연결 포트에 의해 진공 배기관에 접속될 수 있다. 연결 포트의 내경은 접지 전극의 내경보다 작을 수 있고, 진공 배기관 내경의 절반 이하일 수 있다. 접지 전극은 진공 배기관을 향한 앞쪽에 연결 포트와 통하는 적어도 하나의 개구를 가질 수 있다.On the other hand, the ground electrode can be connected to the vacuum exhaust pipe by one connecting port. The inner diameter of the connection port may be smaller than the inner diameter of the ground electrode and may be less than half the inner diameter of the vacuum exhaust pipe. The ground electrode may have at least one opening in communication with the connection port in front of the vacuum exhaust pipe.

접지 전극의 내부 공간은 균일 직경부와, 균일 직경부보다 유전체로부터 더 멀리 위치하며 유전체로부터 멀어질수록 내경이 작아지는 가변 직경부로 구성될 수 있고, 가변 직경부가 연결 포트와 통할 수 있다.The inner space of the ground electrode may be composed of a uniform diameter portion and a variable diameter portion located farther from the dielectric than the uniform diameter portion and smaller in diameter as it moves away from the dielectric, and the variable diameter portion may communicate with the connection port.

다른 한편으로, 접지 전극은 연결 포트에 의해 진공 배기관에 접속될 수 있고, 유전체는 접지 전극의 상측과 하측 중 적어도 한 측에서 진공 배기관과 나란하게 결합될 수 있다.On the other hand, the ground electrode may be connected to the vacuum exhaust pipe by a connection port, and the dielectric may be coupled in parallel with the vacuum exhaust pipe on at least one of the upper side and the lower side of the ground electrode.

연결 포트는 공정 가스의 상류측에 위치하는 유입 포트와, 공정 가스의 하류측에 위치하는 배출 포트로 구분될 수 있다. 플라즈마 반응기는, 접지 전극의 내부에서 유입 포트와 배출 포트 사이에 고정되며 유전체의 내부 공간과 마주하는 대향부를 더 포함할 수 있다.The connection port may be divided into an inlet port located upstream of the process gas and an outlet port located downstream of the process gas. The plasma reactor may further include an opposing portion fixed between the inlet port and the outlet port inside the ground electrode and facing the inner space of the dielectric.

다른 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 접지 전극부, 관형의 유전체, 고전압 전극, 및 시창구를 포함한다. 접지 전극부는 유입구와 배출구를 가지는 관형의 접지 전극과, 진공 배기관과 유입구를 연결하는 유입 포트와, 진공 배기관과 배출구를 연결하는 배출 포트를 포함한다. 관형의 유전체는 접지 전극에 결합되며, 접지 전극과 반대되는 단부의 내측에 관형의 스페이서를 구비한다. 고전압 전극은 유전체의 외면에서 유전체의 길이 방향과 나란하게 위치하고, 접지 전극에 대해 최소 간격으로부터 최대 간격에 이르는 간격 범위를 가지며, 전원으로부터 플라즈마 발생을 위한 구동 전압을 인가받는다. 시창구는 스페이서와 접하며 유전체의 단부에 결합된다. 스페이서의 내경은 유전체의 내경보다 작다.According to another embodiment, the plasma reactor includes a ground electrode portion, a tubular dielectric, a high voltage electrode, and a sight glass. The ground electrode part includes a tubular ground electrode having an inlet and an outlet, an inlet port connecting the vacuum exhaust pipe and the inlet port, and a discharge port connecting the vacuum exhaust pipe and the outlet port. The tubular dielectric is coupled to the ground electrode and has tubular spacers inside the ends opposite the ground electrode. The high voltage electrode is located in parallel with the longitudinal direction of the dielectric on the outer surface of the dielectric, has a spacing range from the minimum spacing to the maximum spacing with respect to the ground electrode, and receives a driving voltage for generating plasma from a power supply. The sight glass contacts the spacer and is coupled to the end of the dielectric. The inner diameter of the spacer is smaller than the inner diameter of the dielectric.

유입구는 배출구보다 공정 가스의 상류측에 더 가깝게 위치할 수 있고, 배출구의 직경은 유입구의 직경과 같거나 이보다 클 수 있다.The inlet can be located closer to the upstream side of the process gas than the outlet, and the diameter of the outlet can be equal to or greater than the diameter of the inlet.

배출구는 유입구보다 유전체에 더 가깝게 위치할 수 있으며, 배출 포트의 길이는 유입 포트의 길이보다 클 수 있다. 접지 전극의 내부 공간은 균일 직경부와, 균일 직경부보다 유전체로부터 더 멀리 위치하며 유전체로부터 멀어질수록 내경이 작아지는 가변 직경부로 구성될 수 있다. 유입구는 가변 직경부와 통할 수 있고, 배출구는 균일 직경부와 통할 수 있다.The outlet may be located closer to the dielectric than the inlet, and the length of the outlet port may be greater than the length of the inlet port. The inner space of the ground electrode may be composed of a uniform diameter portion and a variable diameter portion located farther from the dielectric than the uniform diameter portion and having an inner diameter that decreases away from the dielectric. The inlet can communicate with the variable diameter and the outlet can communicate with the uniform diameter.

다른 한편으로, 유입구는 배출구보다 유전체에 더 가깝게 위치할 수 있으며, 유입 포트의 길이는 배출 포트의 길이보다 클 수 있다. 접지 전극의 내부 공간은 균일 직경부와, 균일 직경부보다 유전체로부터 더 멀리 위치하며 유전체로부터 멀어질수록 내경이 작아지는 가변 직경부로 구성될 수 있다. 유입구는 균일 직경부와 통할 수 있고, 배출구는 가변 직경부와 통할 수 있다.On the other hand, the inlet can be located closer to the dielectric than the outlet, and the length of the inlet port can be greater than the length of the outlet port. The inner space of the ground electrode may be composed of a uniform diameter portion and a variable diameter portion located farther from the dielectric than the uniform diameter portion and having an inner diameter that decreases away from the dielectric. The inlet can communicate with a uniform diameter and the outlet can communicate with a variable diameter.

시창구와 접하는 유전체의 단부는 유전체 홀더로 둘러싸일 수 있고, 유전체의 길이 방향에 따른 유전체 홀더와 고전압 전극간 거리는 스페이서와 고전압 전극간 거리보다 클 수 있다.An end portion of the dielectric in contact with the viewing window may be surrounded by the dielectric holder, and the distance between the dielectric holder and the high voltage electrode in the longitudinal direction of the dielectric may be greater than the distance between the spacer and the high voltage electrode.

다른 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는, 진공 배기관에 접속되는 관형의 접지 전극과, 접지 전극에 결합되며 접지 전극과 반대되는 단부의 내측에 관형의 스페이서를 구비한 관형의 유전체와, 유전체의 외면에서 유전체의 길이 방향과 나란하게 위치하는 고전압 전극과, 스페이서와 접하며 유전체의 단부에 결합된 시창구와, 유전체의 단부를 둘러싸는 유전체 홀더를 포함한다. 고전압 전극은 접지 전극에 대해 최소 간격으로부터 최대 간격에 이르는 간격 범위를 가지며, 전원으로부터 플라즈마 발생을 위한 구동 전압을 인가받는다. 스페이서의 내경은 유전체의 내경보다 작고, 유전체의 길이 방향에 따른 스페이서의 길이는 유전체 홀더의 길이보다 크다.According to another embodiment of the present invention, a plasma reactor includes a tubular ground electrode connected to a vacuum exhaust pipe, a tubular dielectric having tubular spacers coupled to the ground electrode and opposite to the ground electrode, and on an outer surface of the dielectric. And a high voltage electrode positioned parallel to the longitudinal direction of the dielectric, a sight glass contacting the spacer and coupled to the end of the dielectric, and a dielectric holder surrounding the end of the dielectric. The high voltage electrode has an interval range from the minimum interval to the maximum interval with respect to the ground electrode, and receives a driving voltage for generating plasma from a power supply. The inner diameter of the spacer is smaller than the inner diameter of the dielectric, and the length of the spacer along the longitudinal direction of the dielectric is larger than the length of the dielectric holder.

유전체의 길이는 고전압 전극의 길이보다 클 수 있고, 고전압 전극은 유전체의 길이 방향을 따라 스페이서 및 접지 전극과 이격될 수 있다.The length of the dielectric may be greater than the length of the high voltage electrode, and the high voltage electrode may be spaced apart from the spacer and the ground electrode along the length direction of the dielectric.

고전압 전극은 유전체의 둘레 방향을 따라 유전체를 연속으로 둘러싸는 관형 전극일 수 있고, 전원으로부터 교류(AC) 전압 또는 고주파(RF) 전압을 인가받을 수 있다.The high voltage electrode may be a tubular electrode that continuously surrounds the dielectric along the circumferential direction of the dielectric, and may receive an alternating current (AC) voltage or a high frequency (RF) voltage from a power supply.

다른 한편으로, 고전압 전극은 유전체의 둘레 방향을 따라 서로 이격된 두 개의 고전압 전극으로 구분될 수 있다. 두 개의 고전압 전극은 전원으로부터 바이폴라 펄스 전압을 인가받을 수 있다.On the other hand, the high voltage electrode may be divided into two high voltage electrodes spaced apart from each other along the circumferential direction of the dielectric. Two high voltage electrodes may receive a bipolar pulse voltage from a power source.

본 발명에 따르면, 공정 가스가 지속적인 흐름 상태를 나타내는 영역에 안정된 플라즈마를 발생시킴과 동시에 시창구 주위의 플라즈마 발생을 억제할 수 있다. 따라서 압력 및 가스 조성 변화에도 장시간 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 시창구 오염을 최소화하여 광학 에미션 측정의 정확도를 높일 수 있다.According to the present invention, it is possible to generate a stable plasma in a region where the process gas exhibits a continuous flow state and to suppress the generation of plasma around the viewing window. Therefore, it is possible to generate a stable plasma for a long time even under pressure and gas composition changes, it is possible to minimize the sight window contamination to increase the accuracy of optical emission measurement.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 구비한 공정 설비의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 플라즈마 반응기의 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 플라즈마 반응기에서 공정 가스의 흐름 상태를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시한 플라즈마 반응기 중 접지 전극의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 10은 도 9의 A-A선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 14는 본 발명의 제9 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 15는 본 발명의 제10 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 16은 본 발명의 제11 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 17은 도 16의 B-B선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제12 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 19는 본 발명의 제13 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 20은 본 발명의 제14 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 21은 본 발명의 제15 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 22a와 도 22b는 본 발명의 제16 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.
도 23은 제1 실시예의 플라즈마 반응기를 이용한 공정 가스의 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 24는 비교예의 플라즈마 반응기를 이용한 공정 가스의 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 25 내지 도 28은 다양한 공정 조건에서 수행된 제1 실시예의 플라즈마 반응기를 이용한 공정 가스의 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a block diagram of a process equipment having a plasma reactor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the plasma reactor shown in FIG. 1.
3 is a perspective view of the plasma reactor shown in FIG.
4 is a configuration diagram illustrating a flow state of a process gas in the plasma reactor shown in FIG. 1.
5 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a second embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a third embodiment of the present invention.
7 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an exploded perspective view of the ground electrode in the plasma reactor shown in FIG. 7.
9 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the plasma reactor cut along the line AA of FIG. 9.
11 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a sixth embodiment of the present invention.
12 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a seventh embodiment of the present invention.
13 is a configuration diagram of a plasma reactor according to an eighth embodiment of the present invention.
14 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a ninth embodiment of the present invention.
15 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a tenth embodiment of the present invention.
16 is a configuration diagram of a plasma reactor according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view of the plasma reactor cut along the line BB of FIG. 16.
18 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a twelfth embodiment of the present invention.
19 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a thirteenth embodiment of the present invention.
20 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a fourteenth embodiment of the present invention.
21 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a fifteenth embodiment of the present invention.
22A and 22B are schematic diagrams of a plasma reactor according to a sixteenth exemplary embodiment of the present invention.
23 is a graph showing an analysis result of process gas using the plasma reactor of the first embodiment.
24 is a graph showing an analysis result of process gas using the plasma reactor of the comparative example.
25 to 28 are graphs showing analysis results of process gases using the plasma reactor of the first embodiment performed under various process conditions.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 구비한 공정 설비의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 플라즈마 반응기의 확대 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시한 플라즈마 반응기의 사시도이다.1 is a block diagram of a process equipment having a plasma reactor according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the plasma reactor shown in Figure 1, Figure 3 is a plasma reactor of Figure 1 Perspective view.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 제1 실시예의 플라즈마 반응기(100)는 공정 챔버(11) 후단의 진공 배기관(13)에 설치되며, 진공 배기관(13)의 공정 가스가 유입된 내부 공간에 플라즈마(P)를 발생시킨다. 분광기(14)는 광 섬유(15)를 통해 플라즈마 반응기(100)와 연결되고, 플라즈마(P)로부터 방출되는 광학 에미션을 분석하여 공정 챔버(11)로부터 배출되는 가스 성분(중성 가스, 라디칼, 공정 부산물 등)을 검출한다.1 to 3, the plasma reactor 100 of the first embodiment is installed in the vacuum exhaust pipe 13 at the rear end of the process chamber 11, and the plasma is introduced into the internal space into which the process gas of the vacuum exhaust pipe 13 flows. Generate (P). The spectrometer 14 is connected to the plasma reactor 100 through the optical fiber 15, and analyzes the optical emission emitted from the plasma P to discharge gas components (neutral gas, radicals, Process byproducts, etc.).

공정 챔버(11)는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 제조 라인에 설치되어 증착, 식각, 세정 등을 수행하는 챔버이이다. 진공 배기관(13)은 진공 펌프(12)와 연결되어 공정 챔버(11)에서 사용된 공정 가스를 진공 펌프(12)로 이송한다.The process chamber 11 is a chamber that is installed in a manufacturing line such as a semiconductor, a display, a solar cell, and performs deposition, etching, and cleaning. The vacuum exhaust pipe 13 is connected to the vacuum pump 12 to transfer the process gas used in the process chamber 11 to the vacuum pump 12.

진공 펌프(12)가 1단으로 구성되는 경우, 플라즈마 반응기(100)는 공정 챔버(11)와 진공 펌프(12) 사이의 진공 배기관(13)에 설치되며, 진공 펌프가 2단으로 구성되는 경우, 플라즈마 반응기(100)는 1단의 진공 펌프와 2단의 진공 펌프 사이에 설치될 수 있다. 도 1에서는 첫번째 경우를 예로 들어 도시하였다.When the vacuum pump 12 is composed of one stage, the plasma reactor 100 is installed in the vacuum exhaust pipe 13 between the process chamber 11 and the vacuum pump 12, the vacuum pump is composed of two stages The plasma reactor 100 may be installed between the first stage vacuum pump and the second stage vacuum pump. 1 illustrates the first case as an example.

플라즈마 반응기(100)와 분광기(14)에 의한 공정 모니터링 정보를 이용하면 진공 누설을 감지할 수 있고, 공정의 종말점(end point)을 검출할 수 있으며, 시즈닝 공정과 PM(Period Maintenance)의 주기를 예측하는 등 공정 설비의 효율적인 운영이 가능하다.Process monitoring information by the plasma reactor 100 and the spectrometer 14 can be used to detect vacuum leakage, to detect the end point of the process, and to perform the cycle of seasoning process and PM (Period Maintenance). Efficient operation of process facilities is possible, such as prediction.

진공 배기관(13)에 설치된 제1 실시예의 플라즈마 반응기(100)는 다음에 설명하는 구조에 의해 넓은 압력 범위와 다양한 가스 조성에서 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 시창구(50)의 오염을 억제하여 광학 에미션의 왜곡을 최소화할 수 있다.The plasma reactor 100 of the first embodiment installed in the vacuum exhaust pipe 13 can generate stable plasma in a wide pressure range and various gas compositions by the structure described below, and suppresses contamination of the sight glass 50 by Distortion of optical emission can be minimized.

제1 실시예의 플라즈마 반응기(100)는 진공 배기관(13)에 접속된 관형의 접지 전극(20)과, 접지 전극(20)에 결합된 관형의 유전체(30)와, 유전체(30)의 외면에 위치하는 고전압 전극(40)과, 스페이서(35)를 매개로 유전체(30)의 단부에 결합된 투명한 시창구(50)를 포함한다.The plasma reactor 100 of the first embodiment has a tubular ground electrode 20 connected to the vacuum exhaust pipe 13, a tubular dielectric 30 coupled to the ground electrode 20, and an outer surface of the dielectric 30. The high voltage electrode 40 is positioned, and the transparent sight glass 50 is coupled to the end of the dielectric 30 through the spacer 35.

접지 전극(20)은 진공 배기관(13)과 교차하는, 예를 들어 직교하는 원통 형상의 금속관일 수 있으며, 진공 배기관(13)과 함께 접지될 수 있다. 접지 전극(20)의 일부는 진공 배기관(13)의 내부에 위치할 수 있다. 즉 접지 전극(20)은 진공 배기관(13)의 내부에 위치하는 내측부(21)와, 진공 배기관(13)의 외부에 위치하는 외측부(22)로 구분될 수 있다.The ground electrode 20 may be a cylindrical metal tube, for example, orthogonal to the vacuum exhaust pipe 13, and may be grounded together with the vacuum exhaust pipe 13. A part of the ground electrode 20 may be located inside the vacuum exhaust pipe 13. That is, the ground electrode 20 may be divided into an inner part 21 located inside the vacuum exhaust pipe 13 and an outer part 22 located outside the vacuum exhaust pipe 13.

접지 전극(20)의 내측부(21)는 앞쪽이 막힌 형태일 수 있다. 내측부(21)에는 접지 전극(20)의 내부 공간과 진공 배기관(13)의 내부 공간을 통하게 하는 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)가 위치한다. 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)는 공정 가스의 흐름 방향을 따라 서로 마주할 수 있다.The inner part 21 of the ground electrode 20 may have a shape in which the front side is blocked. In the inner part 21, a first opening OP1 and a second opening OP2 are formed to allow the internal space of the ground electrode 20 and the internal space of the vacuum exhaust pipe 13 to pass through. The first opening OP1 and the second opening OP2 may face each other along the flow direction of the process gas.

공정 가스의 흐름 방향을 기준으로 제1 개구(OP1)는 공정 가스의 상류측에 위치할 수 있고, 제2 개구(OP2)는 공정 가스의 하류측에 위치할 수 있다. 공정 챔버(11)로부터 배출된 공정 가스는 진공 펌프(12)에 의해 배기되는 과정에서 그 일부가 제1 개구(OP1)를 통해 접지 전극(20)으로 유입되어 유전체(30) 내부를 흐른 후 제2 개구(OP2)를 통해 진공 배기관(13)으로 배출된다.The first opening OP1 may be located upstream of the process gas and the second opening OP2 may be located downstream of the process gas based on the flow direction of the process gas. Part of the process gas discharged from the process chamber 11 is introduced into the ground electrode 20 through the first opening OP1 and flows inside the dielectric 30 in the process of being exhausted by the vacuum pump 12. It is discharged to the vacuum exhaust pipe 13 through the two openings OP2.

제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)는 플라즈마 반응기(100) 내부로 공정 가스의 지속적인 흐름 경로를 만들며, 공정 가스와 공정 부산물 등이 플라즈마 반응기(100) 내부에 축적되는 것을 억제한다.The first opening OP1 and the second opening OP2 make a continuous flow path of the process gas into the plasma reactor 100, and suppress the accumulation of the process gas and the process by-products in the plasma reactor 100.

유전체(30)는 관형 부재로서, 접지 전극(20)과 동일한 원통 형상이거나 접지 전극(20)과 다른 직육면체 형상일 수 있다. 도 3에서는 원통형 유전체(30)를 예로 들어 도시하였다. 유전체(30)는 접지 전극(20)의 외측부(22) 바깥에서 접지 전극(20)과 일렬로 연결된다. The dielectric 30 is a tubular member and may have the same cylindrical shape as the ground electrode 20 or a cuboid shape different from the ground electrode 20. 3 illustrates a cylindrical dielectric 30 as an example. The dielectric 30 is connected in series with the ground electrode 20 outside the outer portion 22 of the ground electrode 20.

유전체(30)의 일측 단부는 접지 전극(20)의 외측부(22) 안쪽에 밀봉 상태로 끼워질 수 있으며, 접지 전극(20)의 내부 공간은 유전체(30)의 내부 공간과 일직선 상으로 이어진다. 접지 전극(20)의 내경은 유전체(30)의 내경과 같거나 이보다 약간 클 수 있다. 유전체(30)는 고전압 전극(40)보다 큰 길이로 형성되고, 알루미나 또는 석영 등으로 제작될 수 있다.One end of the dielectric 30 may be fitted in a sealed state inside the outer portion 22 of the ground electrode 20, and the inner space of the ground electrode 20 may be in line with the inner space of the dielectric 30. The inner diameter of the ground electrode 20 may be equal to or slightly larger than the inner diameter of the dielectric 30. The dielectric 30 is formed to have a larger length than the high voltage electrode 40 and may be made of alumina, quartz, or the like.

고전압 전극(40)은 접지 전극(20)과 일정 거리를 두고 유전체(30)의 외면에 고정된다. 고전압 전극(40)은 유전체(30)의 둘레 방향(원통형의 경우 원주 방향)을 따라 유전체(30)를 연속으로 둘러싸는 관형 전극일 수 있으며, 전원(45)과 연결되어 구동 전압을 인가받는다. 구동 전압은 교류 전압 또는 고주파(RF, radio frequency) 전압일 수 있다.The high voltage electrode 40 is fixed to the outer surface of the dielectric 30 at a distance from the ground electrode 20. The high voltage electrode 40 may be a tubular electrode continuously surrounding the dielectric 30 along the circumferential direction of the dielectric 30 (circumferential direction in the case of a cylindrical shape), and may be connected to the power supply 45 to receive a driving voltage. The driving voltage may be an AC voltage or a radio frequency (RF) voltage.

접지 전극(20)과 고전압 전극(40)의 전압 차에 의해 유전체(30) 내부에 용량 결합성 플라즈마(P)가 발생된다. 용량 결합성 플라즈마(P)는 유전체(30)의 벽전압을 이용하는 방전 형태로서, 비교적 낮은 구동 전압으로 안정된 플라즈마를 생성할 수 있다. 방전 영역은 유전체(30)의 내부 공간 중 고전압 전극(40)과 중첩되는 영역 일부와, 접지 전극(20)의 내부 공간을 포함한다.The capacitively coupled plasma P is generated in the dielectric 30 by the voltage difference between the ground electrode 20 and the high voltage electrode 40. The capacitively coupled plasma P is a discharge type using the wall voltage of the dielectric 30, and can generate stable plasma with a relatively low driving voltage. The discharge region includes a portion of the internal space of the dielectric 30 overlapping the high voltage electrode 40 and an internal space of the ground electrode 20.

고전압 전극(40)이 유전체(30)의 길이 방향과 나란한 관형으로 구성됨에 따라, 접지 전극(20)과 고전압 전극(40)간 거리는 단일 수치로 고정되지 않고 최소 간격(d_min)으로부터 최대 간격(d_max)에 이르는 소정의 간격 범위를 가진다.As the high voltage electrode 40 is configured in a tubular shape parallel to the longitudinal direction of the dielectric 30, the distance between the ground electrode 20 and the high voltage electrode 40 is not fixed to a single value but is the maximum distance d_max from the minimum distance d_min. Has a predetermined interval range up to

즉 접지 전극(20)을 향한 고전압 전극(40)의 앞쪽 단부에서는 접지 전극(20)과의 거리가 작은 값이지만(최소 간격, d_min), 접지 전극(20)과 멀리 위치하는 고전압 전극(40)의 뒤쪽 단부에서는 접지 전극(20)과의 거리가 큰 값이 된다(최대 간격, d_max).In other words, at the front end of the high voltage electrode 40 toward the ground electrode 20, the distance from the ground electrode 20 is small (minimum spacing, d_min), but the high voltage electrode 40 is located far from the ground electrode 20. At the rear end of the circuit, the distance from the ground electrode 20 becomes a large value (maximum interval, d_max).

공지의 파센 곡선(Paschen Curve) 이론에 따르면, 플라즈마 발생에 필요한 최소한의 전압을 방전 개시 전압(breakdown voltage, Vb)이라 할 때, 방전 개시 전압(Vb)은 전극간 거리(d)와 압력(p)의 곱의 함수로 이루어진다.According to the known Paschen Curve theory, when the minimum voltage required for plasma generation is called the breakdown voltage (Vb), the discharge start voltage (Vb) is the distance between the electrodes (d) and the pressure (p). ) Is a function of the product of

접지 전극과 고전압 전극간 거리가 일정한 전극 구조를 가지는 공정 챔버에서는 글로우 방전을 유지하기 위해서 스로틀 밸브 등을 이용하여 압력을 정밀하게 제어해야 한다. 그러나 접지 전극(20)과 고전압 전극(40)간 거리가 넓은 범위를 가지는 제1 실시예의 플라즈마 반응기(100)에서는 압력을 정밀하게 제어하지 않아도 된다.In a process chamber having an electrode structure having a constant distance between the ground electrode and the high voltage electrode, the pressure must be precisely controlled by using a throttle valve or the like to maintain the glow discharge. However, in the plasma reactor 100 of the first embodiment having a wide range between the ground electrode 20 and the high voltage electrode 40, it is not necessary to precisely control the pressure.

구체적으로, 방전 개시는 p×d 조건에 따라 방전 개시 전압(Vb)이 최소인 곳에서 발생하고, 방전 유지는 고전압 전극(40)과 접하는 유전체(30)의 내벽에 벽전하가 쌓이면서 주변부로 이동하며, 방전 꺼짐은 벽전하가 충분히 쌓여서 고전압 전극(40)과 접지 전극(20) 사이의 전압이 방전 개시 전압(Vb) 이하일 때 발생한다.Specifically, the discharge start occurs where the discharge start voltage Vb is minimum according to the p × d condition, and the discharge maintenance moves to the periphery while wall charges are accumulated on the inner wall of the dielectric 30 in contact with the high voltage electrode 40. Discharge off occurs when the wall charge is sufficiently accumulated so that the voltage between the high voltage electrode 40 and the ground electrode 20 is equal to or lower than the discharge start voltage Vb.

진공 배기관(13)의 압력이 높을수록 플라즈마 발생 시작점은 고전압 전극(40)의 앞쪽 단부에 가까워지고, 진공 배기관(13)의 압력이 낮을수록 플라즈마 발생 시작점은 고전압 전극(40)의 뒤쪽 단부에 가까워지며, 모든 경우 시작점에서 발생된 플라즈마는 방전 영역으로 넓게 확산된다. 따라서 제1 실시예의 플라즈마 반응기(100)는 넓은 압력 조건에서 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다.The higher the pressure of the vacuum exhaust pipe 13, the closer the starting point of plasma generation is to the front end of the high voltage electrode 40, and the lower the pressure of the vacuum exhaust pipe 13, the closer the starting point of plasma generation is closer to the rear end of the high voltage electrode 40. In all cases, the plasma generated at the starting point diffuses widely into the discharge region. Therefore, the plasma reactor 100 of the first embodiment can generate stable plasma in a wide pressure condition.

시창구(50)는 접지 전극(20)과 반대되는 유전체(30)의 단부 외측에 밀봉 상태로 결합된다. 시창구(50)는 투명한 유전체, 예를 들어 유리, 석영, 사파이어 등으로 제작될 수 있다. 시창구(50)와 접하는 유전체(30)의 단부 외주면에 유전체 홀더(61)가 위치하고, 시창구(50) 외측에 시창구(50)와 광 섬유(15)를 지지하는 시창구 홀더(62)가 위치한다. 고전압 전극(40)과 유전체 홀더(61)는 서로간 거리를 두고 위치한다.The sight glass 50 is coupled to the outer side of the end portion of the dielectric 30 opposite to the ground electrode 20 in a sealed state. The sight glass 50 may be made of a transparent dielectric, for example, glass, quartz, sapphire, or the like. The dielectric holder 61 is positioned on an outer circumferential surface of the end portion of the dielectric 30 in contact with the sight glass 50, and the sight glass holder 62 supporting the sight glass 50 and the optical fiber 15 outside the sight glass 50. Is located. The high voltage electrode 40 and the dielectric holder 61 are located at a distance from each other.

유전체 홀더(61)는 금속으로 제작될 수 있으며 접지될 수 있다. 이 경우 유전체 홀더(61)가 접지 전극으로 기능하여 시창구(50) 주위로 플라즈마 방전을 유도할 수 있으며, 이는 시창구(50)의 오염으로 이어질 수 있다.The dielectric holder 61 may be made of metal and may be grounded. In this case, the dielectric holder 61 may function as a ground electrode to induce plasma discharge around the sight glass 50, which may lead to contamination of the sight glass 50.

시창구(50)의 오염을 방지하기 위하여, 시창구(50)와 접하는 유전체(30)의 단부 내측에 유전체(30)의 내경보다 작은 내경을 가지는 스페이서(35)가 위치한다. 스페이서(35)는 유전체(30)와 동일한 관형으로 이루어지며, 시창구(50)를 가리지 않으면서 시창구(50)와 접하는 유전체(30)의 내부 공간을 협소하게 만든다.In order to prevent contamination of the sight glass 50, a spacer 35 having an inner diameter smaller than the inner diameter of the dielectric material 30 is positioned inside the end portion of the dielectric material 30 in contact with the sight glass 50. The spacer 35 has the same tubular shape as the dielectric 30 and narrows the internal space of the dielectric 30 in contact with the sight glass 50 without covering the sight glass 50.

유전체(30)의 길이 방향에 따른 스페이서(35)의 길이(L1)는 유전체 홀더(61)의 길이(L2)보다 크며, 스페이서(35)의 단부는 유전체 홀더(61)의 단부보다 고전압 전극(40)에 더 가깝게 위치한다. 스페이서(35)는 유전체(30)와 일체형으로 제작될 수 있다. 즉 스페이서(35)는 유전체(30)의 일부를 두껍게 만든 부분이라 할 수 있으며, 유전체(30)의 두께가 커질수록 방전이 억제되므로 스페이서(35) 주위로 플라즈마 방전을 효과적으로 억제할 수 있다.The length L1 of the spacer 35 in the longitudinal direction of the dielectric 30 is greater than the length L2 of the dielectric holder 61, and the end of the spacer 35 is higher than the end of the dielectric holder 61. Closer to 40). The spacer 35 may be manufactured integrally with the dielectric 30. That is, the spacer 35 may be a portion in which a portion of the dielectric 30 is thickened, and as the thickness of the dielectric 30 increases, the discharge is suppressed, thereby effectively suppressing plasma discharge around the spacer 35.

도 4는 도 1에 도시한 플라즈마 반응기에서 공정 가스의 흐름 상태를 도시한 구성도이다. 도 2와 도 4를 참고하면, 진공 배기관(13)을 흐르는 공정 가스의 일부는 제1 개구(OP1)를 통해 플라즈마 반응기(100) 내부로 유입된다.4 is a configuration diagram illustrating a flow state of a process gas in the plasma reactor shown in FIG. 1. 2 and 4, a part of the process gas flowing in the vacuum exhaust pipe 13 is introduced into the plasma reactor 100 through the first opening OP1.

스페이서(35)와 가까운 유전체(30)의 내부 공간에서 공정 가스는 정체된 흐름 상태를 나타내고, 접지 전극(20)의 내부 공간 및 접지 전극(20)과 가까운 유전체(30)의 내부 공간에서는 지속적인 흐름 상태를 나타낸다. 공정 가스가 지속적인 흐름 상태를 나타내는 부분은 전술한 방전 영역에 속한다.In the internal space of the dielectric 30 close to the spacer 35, the process gas exhibits a stagnant flow state, and continuous flow in the internal space of the ground electrode 20 and the internal space of the dielectric 30 close to the ground electrode 20. Indicates the state. The part in which the process gas exhibits a continuous flow state belongs to the above-described discharge region.

플라즈마(P)로부터 방출되는 광학 에미션 측정의 정확도를 높이기 위해서는 정체된 흐름 상태를 나타내는 시창구(50) 근처에서 플라즈마 발생을 억제해야 한다. 플라즈마 반응기(100)는 공정 가스가 지속적인 흐름 상태를 나타내는 영역에 안정된 플라즈마를 발생시킴과 동시에 스페이서(35)를 이용하여 시창구(50) 주위의 플라즈마 발생을 억제함으로써 광학 에미션 측정의 정확도를 높인다.In order to increase the accuracy of the optical emission measurement emitted from the plasma P, it is necessary to suppress the generation of plasma in the vicinity of the sight glass 50 indicating the stagnant flow state. The plasma reactor 100 generates stable plasma in the region where the process gas is continuously flowing, and at the same time, suppresses the generation of plasma around the sight glass 50 using the spacer 35 to increase the accuracy of optical emission measurement. .

이때 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2) 각각의 직경은 진공 배기관(13) 내경(D)의 절반 이하일 수 있다. 개구의 직경이 절반 이하인 것은 개구의 면적이 1/4 이하인 것을 의미한다. 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2) 각각의 직경이 진공 배기관(13) 내경(D)의 절반 이하일 때, 진공 배기관(13) 공정 가스의 25% 이하가 플라즈마 반응기(100)의 내부로 유입되므로, 플라즈마 반응기(100)의 오염 발생을 줄일 수 있다.In this case, the diameter of each of the first opening OP1 and the second opening OP2 may be less than half of the inner diameter D of the vacuum exhaust pipe 13. When the diameter of the opening is half or less, it means that the area of the opening is 1/4 or less. When the diameter of each of the first opening OP1 and the second opening OP2 is less than or equal to half of the inner diameter D of the vacuum exhaust pipe 13, 25% or less of the process gas of the vacuum exhaust pipe 13 is inside the plasma reactor 100. Since it is introduced into, it is possible to reduce the occurrence of contamination of the plasma reactor (100).

진공 배기관(13) 내부의 공정 가스는 다수의 공정 부산물들과 미분해 전구체를 포함하며, 플라즈마(P)는 다양한 종류의 공정 부산물을 추가로 발생시킨다. 진공 배기관(13) 공정 가스의 25% 이상이 플라즈마 반응기(100) 내부로 유입되는 경우, 플라즈마(P)에 의해 발생된 공정 부산물들이 시창구(50)를 오염시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.The process gas inside the vacuum exhaust pipe 13 includes a plurality of process byproducts and undecomposed precursors, and the plasma P further generates various kinds of process byproducts. When 25% or more of the process gas of the vacuum exhaust pipe 13 is introduced into the plasma reactor 100, it is not preferable because process by-products generated by the plasma P may contaminate the sight glass 50.

제1 실시예의 플라즈마 반응기(100)는 접지 전극(20)과 고전압 전극(40)의 단순한 전극 구조를 이용하여 방전 영역에 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 방전 영역의 지속적인 공정 가스 흐름에 의해 공정 가스 및 공정 부산물 등이 축적되는 것을 방지하여 광학 에미션을 정확하게 관측할 수 있다.The plasma reactor 100 of the first embodiment can generate stable plasma in the discharge region by using a simple electrode structure of the ground electrode 20 and the high voltage electrode 40, and process gas by the continuous process gas flow of the discharge region. And by preventing the accumulation of process by-products and the like can accurately observe the optical emission.

예를 들어, 공정 챔버에서 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)와 산소 플라즈마를 이용한 SiO2 증착이 이루어지는 경우, 증착 전구체인 TEOS와 공정 부산물인 SiO2 입자가 플라즈마 반응기 내부에 유입되어 쌓일 수 있고, 이 경우 안정된 플라즈마 발생을 방해한다. 제1 실시예의 플라즈마 반응기(100)는 안정된 플라즈마를 유지하여 장시간 운전이 가능하다.For example, when SiO 2 deposition using TEOS (Tetraethyl orthosilicate) and oxygen plasma is performed in a process chamber, TEOS, which is a deposition precursor, and SiO 2 particles, which are process by-products, may be introduced into and accumulated in the plasma reactor, in which case a stable plasma To prevent occurrence. The plasma reactor 100 of the first embodiment can operate for a long time by maintaining a stable plasma.

화학기상증착(CVD) 공정의 경우, 준비 단계와 증착 단계 및 퍼지 단계를 포함하며, 증착 단계와 퍼지 단계 사이에 세정 단계가 추가될 수 있다. 공정 챔버(11)에서는 퍼지 단계와 세정 단계에서 플라즈마 방전이 불가능하고, 증착 단계에서만 플라즈마 방전이 가능하다. 공정 챔버(11)의 플라즈마 방전을 이용해서는 지속적인 공정 모니터링이 어렵다.In the case of a chemical vapor deposition (CVD) process, it includes a preparation step, a deposition step and a purge step, and a cleaning step may be added between the deposition step and the purge step. In the process chamber 11, plasma discharge is impossible in the purge step and the cleaning step, and plasma discharge is possible only in the deposition step. Continuous process monitoring is difficult using the plasma discharge of the process chamber 11.

그러나 제1 실시예의 플라즈마 반응기(100)는 진공 배기관(13)에 설치되므로 준비 단계, 증착 단계, 세정 단계, 및 퍼지 단계 모두에서 플라즈마 방전이 가능하며, 지속적인 공정 모니터링이 가능하다. 또한, 준비 단계, 증착 단계, 세정 단계, 및 퍼지 단계 각각은 압력 조건과 가스 조성이 상이하지만, 접지 전극(20)과 고전압 전극(40) 사이의 넓은 간격 범위로 인해 넓은 압력 조건과 다양한 가스 조성에서 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다.However, since the plasma reactor 100 of the first embodiment is installed in the vacuum exhaust pipe 13, plasma discharge is possible in all of the preparation step, the deposition step, the cleaning step, and the purge step, and continuous process monitoring is possible. In addition, although the preparation step, the deposition step, the cleaning step, and the purge step each have different pressure conditions and gas compositions, the wide pressure range and the various gas compositions are due to the wide interval range between the ground electrode 20 and the high voltage electrode 40. Stable plasma can be generated.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 제2 실시예의 플라즈마 반응기(200)에서 접지 전극(20)의 내부 공간은 균일 직경부(23)와 가변 직경부(24)의 조합으로 이루어지며, 접지 전극(20)은 세 개의 개구, 즉 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2) 및 제3 개구(OP3)를 가진다. Referring to FIG. 5, in the plasma reactor 200 of the second embodiment, the inner space of the ground electrode 20 is a combination of the uniform diameter portion 23 and the variable diameter portion 24, and the ground electrode 20 is It has three openings, namely, the first opening OP1, the second opening OP2, and the third opening OP3.

균일 직경부(23)는 가변 직경부(24)보다 유전체(30)에 더 가깝게 위치하고, 가변 직경부(24)의 내경은 유전체(30)로부터 멀어질수록 작아진다. 균일 직경부(23)의 내경은 유전체(30)의 내경과 같거나 이보다 클 수 있으며, 가변 직경부(24)의 최대 내경은 균일 직경부(23)의 내경과 같을 수 있다.The uniform diameter portion 23 is located closer to the dielectric 30 than the variable diameter portion 24, and the inner diameter of the variable diameter portion 24 becomes smaller as it moves away from the dielectric 30. The inner diameter of the uniform diameter portion 23 may be equal to or larger than the inner diameter of the dielectric 30, and the maximum inner diameter of the variable diameter portion 24 may be the same as the inner diameter of the uniform diameter portion 23.

제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2) 및 제3 개구(OP3)는 접지 전극(20)의 내측부에 위치하며, 가변 직경부(24)와 통해 있다. 제1 개구(OP1)는 공정 가스의 상류측에 위치하고, 제2 개구(OP2)는 공정 가스의 하류측에 위치한다. 제3 개구(OP3)는 내측부(21) 앞쪽의 중앙에 위치한다. The first opening OP1, the second opening OP2, and the third opening OP3 are located inside the ground electrode 20 and are in communication with the variable diameter portion 24. The first opening OP1 is located upstream of the process gas, and the second opening OP2 is located downstream of the process gas. The third opening OP3 is located at the center of the front side of the inner portion 21.

제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2) 및 제3 개구(OP3) 각각의 직경은 진공 배기관(13) 내경의 절반 이하일 수 있다. 진공 배기관(13)을 흐르는 공정 가스의 일부는 제1 개구(OP1)를 통해 접지 전극(20)으로 유입되어 유전체(30) 내부를 흐른 후 제2 개구(OP2)와 제3 개구(OP3)를 통해 진공 배기관(13)으로 배출된다.The diameter of each of the first opening OP1, the second opening OP2, and the third opening OP3 may be less than half the inner diameter of the vacuum exhaust pipe 13. A part of the process gas flowing through the vacuum exhaust pipe 13 flows into the ground electrode 20 through the first opening OP1 and flows inside the dielectric 30, and then opens the second opening OP2 and the third opening OP3. It is discharged to the vacuum exhaust pipe 13 through.

접지 전극(20)에서 가변 직경부(24)를 둘러싸는 경사면이 유전체(30)의 길이 방향을 따라 유전체(30)와 마주하며, 고전압 전극(40)과 접지 전극(20) 사이의 간격을 변화시키는 기능을 한다. 따라서 제2 실시예의 플라즈마 반응기(200)는 보다 다양한 가스 조성 및 보다 넓은 압력 조건에서 접지 전극(20) 내부에 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다.An inclined surface surrounding the variable diameter portion 24 in the ground electrode 20 faces the dielectric 30 along the length direction of the dielectric 30 and changes the distance between the high voltage electrode 40 and the ground electrode 20. To function. Therefore, the plasma reactor 200 of the second embodiment can generate stable plasma inside the ground electrode 20 under a wider gas composition and a wider pressure condition.

제2 실시예의 플라즈마 반응기(200)는 접지 전극(20)의 형상을 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 200 of the second embodiment has the same or similar configuration as the above-described first embodiment except for the shape of the ground electrode 20, and overlapping description thereof will be omitted.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.6 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a third embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 제3 실시예의 플라즈마 반응기(300)에서 접지 전극(20)의 내경은 유전체(30)의 내경보다 크고, 내측부(21)의 앞쪽에 복수의 미세 개구(OP)가 위치한다. 제3 실시예의 플라즈마 반응기(300)는 접지 전극(20)의 형상을 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.Referring to FIG. 6, in the plasma reactor 300 of the third embodiment, the inner diameter of the ground electrode 20 is larger than the inner diameter of the dielectric 30, and a plurality of minute openings OP is positioned in front of the inner portion 21. . The plasma reactor 300 of the third embodiment has the same or similar configuration as the above-described first embodiment except for the shape of the ground electrode 20, and overlapping description thereof will be omitted.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이고, 도 8은 도 7에 도시한 플라즈마 반응기 중 접지 전극의 분해 사시도이다.7 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a fourth embodiment of the present invention, Figure 8 is an exploded perspective view of the ground electrode of the plasma reactor shown in FIG.

도 7과 도 8을 참고하면, 제4 실시예의 플라즈마 반응기(400)에서 접지 전극(20)의 내측부(21)는 상호 분리된 제1 파트(21A) 및 제2 파트(21B)와, 제1 파트(21A)와 제2 파트(21B)를 연결하는 복수의 금속 바(metal bar)(25)를 포함한다.7 and 8, in the plasma reactor 400 of the fourth embodiment, the inner part 21 of the ground electrode 20 is separated from each other by the first part 21A and the second part 21B, and the first part. A plurality of metal bars 25 connecting the part 21A and the second part 21B are included.

제1 파트(21A)는 접지 전극(20)의 외측부(22)와 일체로 연결되며, 제2 파트(21B)는 제1 파트(21A)보다 유전체(30)로부터 더 멀리 위치한다. 복수의 금속 바(25)는 제1 파트(21A)와 제2 파트(21B)의 원주 방향을 따라 서로간 거리를 두고 위치하고, 양단이 제1 파트(21A)와 제2 파트(21B)에 고정된다.The first part 21A is integrally connected to the outer portion 22 of the ground electrode 20, and the second part 21B is located farther from the dielectric 30 than the first part 21A. The plurality of metal bars 25 are positioned at a distance from each other along the circumferential direction of the first part 21A and the second part 21B, and both ends thereof are fixed to the first part 21A and the second part 21B. do.

내측부(21)의 원주 방향을 따라 복수의 금속 바(25)를 제외한 나머지 열린 부분이 공정 가스의 유입과 배출을 위한 개구로 기능한다. 복수의 금속 바(25)를 구비한 접지 전극(20)은 전술한 제1 내지 제3 실시예 대비 개구를 확장시킨 구성으로서, 공정 가스의 유입과 배출이 더욱 원활하게 이루어진다.Along the circumferential direction of the inner portion 21, the remaining portions except for the plurality of metal bars 25 function as openings for inflow and outflow of process gas. The ground electrode 20 having a plurality of metal bars 25 is configured to expand the openings compared to the first to third embodiments described above, and the inflow and outflow of the process gas is more smoothly performed.

제4 실시예의 플라즈마 반응기(400)는 접지 전극(20)의 형상을 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 400 of the fourth embodiment has the same or similar configuration as that of the first embodiment described above except for the shape of the ground electrode 20, and overlapping description thereof will be omitted.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이고, 도 10은 도 9의 A-A선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.FIG. 9 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the plasma reactor cut along the line A-A of FIG. 9.

도 9와 도 10을 참고하면, 제5 실시예의 플라즈마 반응기(500)에서 접지 전극(20)은 네 개의 개구, 즉 제2 개구(OP2)와 제3 개구(OP3) 및 두 개의 제4 개구(OP4)를 가진다. 제2 개구(OP2)는 공정 가스의 하류측에 위치하고, 제3 개구(OP3)는 내측부(21)의 앞쪽에 위치한다.9 and 10, in the plasma reactor 500 of the fifth embodiment, the ground electrode 20 has four openings, that is, a second opening OP2 and a third opening OP3 and two fourth openings ( OP4). The second opening OP2 is located downstream of the process gas, and the third opening OP3 is located in front of the inner portion 21.

두 개의 제4 개구(OP4)는 제2 개구(OP2)와 동일 원주 상에서 제2 개구(OP2)에 대해 90° 이격된다. 즉 두 개의 제4 개구(OP2)는 내측부(21)의 좌우측에 위치하며, 공정 가스의 상류측 및 하류측 모두와 90° 이격된다.The two fourth openings OP4 are spaced 90 ° with respect to the second opening OP2 on the same circumference as the second opening OP2. That is, the two fourth openings OP2 are positioned at the left and right sides of the inner part 21 and are spaced 90 ° from both the upstream side and the downstream side of the process gas.

접지 전극(20)은 공정 가스의 상류측에 개구를 형성하지 않는다. 이로써 진공 배기관(13)의 공정 가스는 상류측에서 접지 전극(20) 내부로 바로 유입되지 않고 접지 전극(20)의 외주면을 돌아 두 개의 제4 개구(OP4)와 제3 개구(OP3)를 통해 접지 전극(20)과 유전체(30) 내부로 유입된 후 제2 개구(OP2)를 통해 진공 배기관(13)으로 배출된다.The ground electrode 20 does not form an opening upstream of the process gas. As a result, the process gas of the vacuum exhaust pipe 13 does not flow directly into the ground electrode 20 from the upstream side, but turns around the outer circumferential surface of the ground electrode 20 through two fourth openings OP4 and a third opening OP3. After being introduced into the ground electrode 20 and the dielectric 30, it is discharged into the vacuum exhaust pipe 13 through the second opening OP2.

제5 실시예의 플라즈마 반응기(500)는 접지 전극(20)의 형상을 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 500 of the fifth embodiment has the same or similar configuration as the above-described first embodiment except for the shape of the ground electrode 20, and overlapping description thereof will be omitted.

전술한 제1 실시예 내지 제5 실시예에서 접지 전극(20)은 내측부(21)를 구비하며, 내측부(21)에 적어도 하나의 개구가 위치하는 구성으로 이루어진다. 다음에 설명하는 제6 실시예 내지 제8 실시예에서 접지 전극(20)은 진공 배기관(13)과 이격되고, 공정 가스의 유입과 배출이 동시에 이루어지는 적어도 하나의 개구를 구비한다.In the above-described first to fifth embodiments, the ground electrode 20 has an inner portion 21 and has a configuration in which at least one opening is positioned in the inner portion 21. In the sixth to eighth embodiments described below, the ground electrode 20 is spaced apart from the vacuum exhaust pipe 13 and has at least one opening through which inlet and outlet of the process gas are simultaneously performed.

도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.11 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a sixth embodiment of the present invention.

도 11을 참고하면, 제6 실시예의 플라즈마 반응기(600)에서 접지 전극(20)은 진공 배기관(13)과 이격되고, 접지 전극(20)과 진공 배기관(13) 사이에 연결 포트(71)가 위치하여 접지 전극(20)과 진공 배기관(13)을 연결한다. 연결 포트(71)의 내경은 접지 전극(20)의 내경보다 작다.Referring to FIG. 11, in the plasma reactor 600 of the sixth embodiment, the ground electrode 20 is spaced apart from the vacuum exhaust pipe 13, and a connection port 71 is disposed between the ground electrode 20 and the vacuum exhaust pipe 13. Position and connect the ground electrode 20 and the vacuum exhaust pipe (13). The inner diameter of the connection port 71 is smaller than the inner diameter of the ground electrode 20.

연결 포트(71)의 내경은 진공 배기관(13) 내경의 절반 이하로 설정되어 진공 배기관(13)을 흐르는 공정 가스의 25% 이하가 플라즈마 반응기(600)로 유입되도록 할 수 있다. 접지 전극(20)은 진공 배기관(13)을 향한 앞쪽에 하나의 개구(OP)를 구비하며, 연결 포트(71)가 접지 전극(20)의 개구(OP)와 진공 배기관(13)의 내부 공간을 통하게 한다.The inner diameter of the connection port 71 may be set to less than half the inner diameter of the vacuum exhaust pipe 13 so that 25% or less of the process gas flowing through the vacuum exhaust pipe 13 may be introduced into the plasma reactor 600. The ground electrode 20 has one opening OP at the front side toward the vacuum exhaust pipe 13, and the connection port 71 has an opening OP of the ground electrode 20 and an inner space of the vacuum exhaust pipe 13. Let through.

진공 배기관(13)의 공정 가스는 연결 포트(71)와 개구(OP)를 통해 접지 전극(20)으로 유입되어 유전체(30) 내부를 흐른 후 다시 개구(OP)와 연결 포트(71)를 통해 진공 배기관(13)으로 배출된다. 진공 배기관(13) 내부의 압력이 변하면 공정 가스가 플라즈마 반응기(600) 내부로 침투하는 길이도 변하는데, 압력이 낮을수록 공정 가스의 확산도가 증가하므로 플라즈마 반응기(600) 내부로 공정 가스의 확산이 원활하게 이루어진다.The process gas of the vacuum exhaust pipe 13 flows into the ground electrode 20 through the connection port 71 and the opening OP, flows inside the dielectric 30, and then again through the opening OP and the connection port 71. It is discharged to the vacuum exhaust pipe 13. When the pressure inside the vacuum exhaust pipe 13 changes, the length of the process gas penetrating into the plasma reactor 600 also changes. As the pressure decreases, the diffusion of the process gas increases, so that the process gas diffuses into the plasma reactor 600. It is done smoothly.

제6 실시예의 플라즈마 반응기(600)는 접지 전극(20)과 연결 포트(71)를 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 600 of the sixth embodiment has the same or similar configuration as the above-described first embodiment except for the ground electrode 20 and the connection port 71, and overlapping description thereof will be omitted.

도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.12 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a seventh embodiment of the present invention.

도 12를 참고하면, 제7 실시예의 플라즈마 반응기(700)에서 접지 전극(20)은 진공 배기관(13)을 향한 앞쪽에 복수의 미세 개구(OP)를 구비하며, 연결 포트(71)가 복수의 미세 개구(OP)와 진공 배기관(13)의 내부 공간을 통하게 한다. 제7 실시예의 플라즈마 반응기(700)는 복수의 미세 개구(OP)를 제외하고 전술한 제6 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어진다.Referring to FIG. 12, in the plasma reactor 700 of the seventh exemplary embodiment, the ground electrode 20 includes a plurality of fine openings OP in front of the vacuum exhaust pipe 13, and the connection port 71 includes a plurality of connection ports 71. Through the micro-opening OP and the internal space of the vacuum exhaust pipe 13. The plasma reactor 700 of the seventh embodiment has the same or similar configuration as the sixth embodiment described above except for the plurality of fine openings OP.

도 13은 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.13 is a configuration diagram of a plasma reactor according to an eighth embodiment of the present invention.

도 13을 참고하면, 제8 실시예의 플라즈마 반응기(800)에서 접지 전극(20)의 내부 공간은 균일 직경부(23)와 가변 직경부(24)의 조합으로 이루어지며, 접지 전극(20)은 연결 포트(71)와 통하는 하나의 개구(OP)를 구비한다.Referring to FIG. 13, in the plasma reactor 800 of the eighth embodiment, the inner space of the ground electrode 20 is a combination of the uniform diameter portion 23 and the variable diameter portion 24, and the ground electrode 20 is It has one opening OP which communicates with the connection port 71.

균일 직경부(23)는 가변 직경부(24)보다 유전체(30)에 더 가깝게 위치하고, 가변 직경부(24)의 내경은 유전체(30)로부터 멀어질수록 작아진다. 균일 직경부(23)의 내경은 유전체(30)의 내경과 같거나 이보다 클 수 있으며, 가변 직경부(24)의 최대 내경은 균일 직경부(23)의 내경과 같을 수 있다.The uniform diameter portion 23 is located closer to the dielectric 30 than the variable diameter portion 24, and the inner diameter of the variable diameter portion 24 becomes smaller as it moves away from the dielectric 30. The inner diameter of the uniform diameter portion 23 may be equal to or larger than the inner diameter of the dielectric 30, and the maximum inner diameter of the variable diameter portion 24 may be the same as the inner diameter of the uniform diameter portion 23.

접지 전극(20)에서 가변 직경부(24)를 둘러싸는 경사면이 유전체(30)의 길이 방향을 따라 유전체(30)와 마주하며, 고전압 전극(40)과 접지 전극(20) 사이의 간격을 변화시키는 기능을 한다. 따라서 제8 실시예의 플라즈마 반응기(800)는 보다 다양한 가스 조성 및 보다 넓은 압력 조건에서 접지 전극(20) 내부에 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다.An inclined surface surrounding the variable diameter portion 24 in the ground electrode 20 faces the dielectric 30 along the length direction of the dielectric 30 and changes the distance between the high voltage electrode 40 and the ground electrode 20. To function. Therefore, the plasma reactor 800 of the eighth embodiment can generate stable plasma inside the ground electrode 20 under a wider variety of gas compositions and wider pressure conditions.

제8 실시예의 플라즈마 반응기(800)는 접지 전극(20)의 형상을 제외하고 전술한 제6 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 800 of the eighth embodiment has the same or similar configuration as the sixth embodiment described above except for the shape of the ground electrode 20, and overlapping description thereof will be omitted.

제6 실시예 내지 제8 실시예의 플라즈마 반응기들(600, 700, 800)은 접지 전극(20)보다 직경이 작은 하나의 연결 포트(71)에 의해 접지 전극(20)이 진공 배기관(13)에 접속되는 특징을 가지며, 전구체와 입자 부산물 등의 유입량이 감소하는 효과를 얻을 수 있다.In the plasma reactors 600, 700, and 800 of the sixth to eighth embodiments, the ground electrode 20 is connected to the vacuum exhaust pipe 13 by one connection port 71 having a diameter smaller than that of the ground electrode 20. It has the characteristic of being connected, and the effect which the inflow amount of a precursor, particle by-products, etc. can reduce can be acquired.

공정 가스에 포함된 전구체와 입자 등의 공정 부산물의 양은 공정마다 다르지만, 일반적으로 원자층 증착(ALD), 화학기상증착(CVD), 식각, 및 스퍼터링의 순서대로 많다. 공정 압력 또한 공정마다 다르지만, 일반적으로 화학기상증착(CVD), 원자층 증착(ALD), 식각, 및 스퍼터링의 순서대로 높다. 공정 압력이 낮을수록 공정 가스와 플라즈마의 확산성이 향상되므로 부피가 큰 플라즈마를 얻을 수 있다.The amount of process by-products, such as precursors and particles, included in the process gas varies from process to process, but is generally high in the order of atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), etching, and sputtering. Process pressures also vary from process to process, but are generally high in the order of chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), etching, and sputtering. As the process pressure is lower, the diffusibility of the process gas and the plasma is improved, so that a bulky plasma can be obtained.

공정 가스에 포함된 공정 부산물의 양과 공정 압력에 따라 전술한 제1 실시예 내지 제8 실시예의 플라즈마 반응기들(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) 중 적절한 플라즈마 반응기가 선택될 수 있다.The appropriate plasma reactor is selected from among the plasma reactors 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, and 800 of the first to eighth embodiments described above according to the process pressure and the amount of process by-products included in the process gas. Can be.

도 14는 본 발명의 제9 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.14 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a ninth embodiment of the present invention.

도 14를 참고하면, 제9 실시예의 플라즈마 반응기(900)에서 접지 전극(20)은 하나의 연결 포트(71)에 의해 앞쪽이 진공 배기관(13)에 접속되며, 유전체(30)는 진공 배기관(13)과 나란하도록 접지 전극(20)에 결합된다. 이때 유전체(30)가 진공 배기관(13)과 '나란하다'는 것은 배기관(13)과 평행한 경우와, 소정의 오차 범위 내에서 진공 배기관(13)에 대해 경사지게 배치된 경우 모두를 포함한다.Referring to FIG. 14, in the plasma reactor 900 of the ninth embodiment, the ground electrode 20 is connected to the front side of the vacuum exhaust pipe 13 by one connection port 71, and the dielectric 30 is connected to the vacuum exhaust pipe ( It is coupled to the ground electrode 20 to be parallel with 13). In this case, the dielectric 30 'parallel' with the vacuum exhaust pipe 13 includes both the case parallel to the exhaust pipe 13 and the case where the dielectric 30 is inclined with respect to the vacuum exhaust pipe 13 within a predetermined error range.

연결 포트(71)의 내경은 진공 배기관(13) 내경의 절반 이하로 설정되어 진공 배기관(13)을 흐르는 공정 가스의 25% 이하가 플라즈마 반응기(900)로 유입되도록 할 수 있다.The inner diameter of the connection port 71 may be set to less than half of the inner diameter of the vacuum exhaust pipe 13 to allow 25% or less of the process gas flowing through the vacuum exhaust pipe 13 to flow into the plasma reactor 900.

유전체(30)는 접지 전극(20)의 상측에 결합되어 시창구(50)가 위를 향하도록 하거나, 접지 전극(20)의 하측에 결합되어 시창구(50)가 옆 또는 아래를 향하도록 할 수 있다. 도 14에서는 첫번째 경우를 예로 들어 도시하였다. 진공 배기관(13)을 흐르는 공정 가스의 일부는 연결 포트(71)를 통해 접지 전극(20)으로 유입되어 유전체(30) 내부를 흐른 후 다시 연결 포트(71)를 통해 진공 배기관(13)으로 배출된다.The dielectric 30 may be coupled to the upper side of the ground electrode 20 so that the sight glass 50 faces upward, or coupled to the lower side of the ground electrode 20 so that the sight glass 50 faces sideward or downward. Can be. In FIG. 14, the first case is illustrated as an example. A part of the process gas flowing in the vacuum exhaust pipe 13 flows into the ground electrode 20 through the connection port 71, flows inside the dielectric 30, and is discharged back to the vacuum exhaust pipe 13 through the connection port 71. do.

공정 가스의 배출이 더욱 원활하게 이루어질 수 있도록, 접지 전극의 하단에 추가의 연결 포트(도시하지 않음)가 설치되어 접지 전극의 하단과 진공 배기관을 통하게 할 수 있다.An additional connection port (not shown) may be installed at the bottom of the ground electrode to allow the process gas to be discharged more smoothly, through the bottom of the ground electrode and through the vacuum exhaust pipe.

제9 실시예의 플라즈마 반응기(900)는 유전체(30)가 진공 배기관(13)과 나란하도록 접지 전극(20)에 결합되는 것을 제외하고 전술한 제6 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 900 of the ninth embodiment has the same or similar configuration as that of the sixth embodiment described above, except that the dielectric 30 is coupled to the ground electrode 20 so as to be parallel to the vacuum exhaust pipe 13. The description will be omitted.

도 15는 본 발명의 제10 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.15 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a tenth embodiment of the present invention.

도 15를 참고하면, 제10 실시예의 플라즈마 반응기(1000)에서 접지 전극(20)은 유입 포트(72)와 배출 포트(73)에 의해 진공 배기관(13)에 접속된다. 유입 포트(72)는 공정 가스의 상류측에 위치하고, 배출 포트(73)는 공정 가스의 하류측에 위치한다. 유입 포트(72)와 배출 포트(73) 각각의 내경은 진공 배기관(13) 내경의 절반 이하일 수 있다.Referring to FIG. 15, in the plasma reactor 1000 of the tenth embodiment, the ground electrode 20 is connected to the vacuum exhaust pipe 13 by an inlet port 72 and an outlet port 73. The inlet port 72 is located upstream of the process gas and the outlet port 73 is located downstream of the process gas. The inner diameter of each of the inlet port 72 and the outlet port 73 may be less than half the inner diameter of the vacuum exhaust pipe 13.

진공 배기관(13)을 흐르는 공정 가스의 일부는 유입 포트(72)를 통해 접지 전극(20)으로 유입되어 유전체(30) 내부를 흐른 후 배출 포트(73)를 통해 진공 배기관(13)으로 배출된다. 제10 실시예의 플라즈마 반응기(1000)는 유입 포트(72) 및 배출 포트(73)를 제외하고 전술한 제9 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어진다.A part of the process gas flowing through the vacuum exhaust pipe 13 flows into the ground electrode 20 through the inflow port 72, flows inside the dielectric 30, and is discharged into the vacuum exhaust pipe 13 through the discharge port 73. . The plasma reactor 1000 of the tenth embodiment has the same or similar configuration as the ninth embodiment described above except for the inlet port 72 and the outlet port 73.

도 16은 본 발명의 제11 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이고, 도 17은 도 16의 B-B선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.FIG. 16 is a configuration diagram of a plasma reactor according to an eleventh embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a cross-sectional view of the plasma reactor cut along the line B-B of FIG. 16.

도 16과 도 17을 참고하면, 제11 실시예의 플라즈마 반응기(1100)에서 접지 전극(20)은 내부에 위치하는 대향부(26)를 포함한다. 대향부(26)는 유입 포트(72)와 배출 포트(73) 사이에서 유전체(30)와 직교하도록 배치되며, 유전체(30)의 내부 공간과 마주한다.16 and 17, in the plasma reactor 1100 of the eleventh embodiment, the ground electrode 20 includes an opposing portion 26 located therein. The opposing portion 26 is disposed orthogonal to the dielectric 30 between the inlet port 72 and the outlet port 73 and faces the interior space of the dielectric 30.

접지 전극(20)은 도면을 기준으로 위에서 관찰할 때 원형으로 보이는 원통 모양일 수 있으며, 대향부(26)는 대략적인 원판 모양일 수 있다. 진공 배기관(13)을 향한 대향부(26)의 일측은 지지체(27)에 의해 유입 포트(72)와 배출 포트(73) 사이의 접지 전극(20) 내벽에 고정되고, 지지체(27)와 접하는 부분을 제외한 대향부(26)의 나머지 가장자리는 접지 전극(20)의 내벽과 이격된다.The ground electrode 20 may have a cylindrical shape that looks circular when viewed from above with reference to the drawings, and the opposing portion 26 may have an approximate disk shape. One side of the opposed portion 26 facing the vacuum exhaust pipe 13 is fixed to the inner wall of the ground electrode 20 between the inlet port 72 and the outlet port 73 by the support 27, and is in contact with the support 27. The remaining edge of the opposing portion 26 except for the portion is spaced apart from the inner wall of the ground electrode 20.

진공 배기관(13)을 흐르는 공정 가스의 일부는 유입 포트(72)를 통해 접지 전극(20)으로 유입되며, 유전체(30) 내부를 흐른 후 대향부(26)를 돌아 배출 포트(73)를 통해 진공 배기관(13)으로 배출된다. 이때 대향부(26)는 진공 배기관(13)과 멀리 떨어진 일측이 절개된 구성으로 이루어지거나(도 17의 (a) 참조) 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 관통홀(28)을 구비하여(도 17의 (b) 참조) 공정 가스의 흐름을 원활하게 할 수 있다.A part of the process gas flowing in the vacuum exhaust pipe 13 flows into the ground electrode 20 through the inlet port 72, flows inside the dielectric 30, and then returns to the opposite part 26 through the outlet port 73. It is discharged to the vacuum exhaust pipe 13. At this time, the opposing portion 26 has a configuration in which one side away from the vacuum exhaust pipe 13 is cut (see FIG. 17A) or includes a plurality of through holes 28 aligned in the circumferential direction (FIG. 17). 17 (b)) It is possible to smooth the flow of the process gas.

대향부(26)는 접지 전극(20)의 일부로서 접지 전위를 유지하며, 유전체(30)의 내부 중심과 마주한다. 제11 실시예의 플라즈마 반응기(1100)는 유전체(30) 내부와 대향부(26) 위로 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다.The opposing portion 26 maintains a ground potential as part of the ground electrode 20 and faces the inner center of the dielectric 30. The plasma reactor 1100 of the eleventh embodiment may generate stable plasma inside the dielectric 30 and over the opposing portion 26.

제11 실시예의 플라즈마 반응기(1100)는 대향부(26)를 제외하고 전술한 제10 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 1100 of the eleventh embodiment has the same or similar configuration as the above-described tenth embodiment except for the opposing portion 26, and overlapping description thereof will be omitted.

도 18은 본 발명의 제12 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.18 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a twelfth embodiment of the present invention.

도 18을 참고하면, 제12 실시예의 플라즈마 반응기(1200)는 접지 전극(81)과 유입 포트(82) 및 배출 포트(83)로 구성된 접지 전극부(80)를 포함한다.Referring to FIG. 18, the plasma reactor 1200 of the twelfth embodiment includes a ground electrode portion 80 composed of a ground electrode 81, an inlet port 82, and an outlet port 83.

접지 전극(81)은 진공 배기관(13)과 교차하는, 예를 들어 직교하는 관형의 전극이며, 유입구(811)와 배출구(812)를 가진다. 유전체(30)는 진공 배기관(13)과 반대되는 접지 전극(81)의 일측에서 접지 전극(81)과 일렬로 연결된다. 접지 전극(81)의 내부 공간은 유전체(30)의 내부 공간과 일직선 상으로 이어진다.The ground electrode 81 is a tubular electrode that intersects, for example, orthogonal to, the vacuum exhaust pipe 13, and has an inlet 811 and an outlet 812. The dielectric 30 is connected in line with the ground electrode 81 at one side of the ground electrode 81 opposite to the vacuum exhaust pipe 13. The inner space of the ground electrode 81 extends in line with the inner space of the dielectric 30.

유입구(811)는 배출구(812)보다 공정 가스의 상류측에 더 가깝게 위치하며, 진공 배기관(13)을 향한 접지 전극(81)의 앞쪽에 위치할 수 있다. 배출구(812)는 유전체(30)를 향한 접지 전극(81)의 반대측에서 접지 전극(81)의 하측에 위치할 수 있다. 배출구(812)는 유입구(811)보다 유전체(30)에 더 가깝게 위치할 수 있다.The inlet 811 is located closer to the upstream side of the process gas than the outlet 812 and can be located in front of the ground electrode 81 facing the vacuum exhaust pipe 13. The outlet 812 may be located below the ground electrode 81 on the opposite side of the ground electrode 81 toward the dielectric 30. The outlet 812 can be located closer to the dielectric 30 than the inlet 811.

유입구(811)와 배출구(812) 각각의 직경(D1, D2)은 진공 배기관(13) 내경의 절반 이하로 설정되어 진공 배기관(13)을 흐르는 공정 가스의 25% 이하가 플라즈마 반응기(1200) 내부로 유입되도록 할 수 있다. 그리고 플라즈마 방전을 거친 공정 가스의 배출이 원활하게 이루어지도록 배출구(812)의 직경(D2)은 유입구(811)의 직경(D1)과 같거나 이보다 크게 설정된다.The diameters D1 and D2 of each of the inlet 811 and the outlet 812 are set to less than or equal to half of the inner diameter of the vacuum exhaust pipe 13 so that 25% or less of the process gas flowing through the vacuum exhaust pipe 13 is inside the plasma reactor 1200. Can be introduced into the In addition, the diameter D2 of the outlet 812 is set equal to or larger than the diameter D1 of the inlet 811 so that the process gas that has undergone the plasma discharge can be smoothly discharged.

유입 포트(82)는 진공 배기관(13)과 유입구(811) 사이에 설치되어 진공 배기관(13) 내부와 유입구(811)를 통하게 하고, 배출 포트(83)는 배출구(812)와 진공 배기관(13) 사이에 설치되어 배출구(812)와 진공 배기관(13) 내부를 통하게 한다. 유입 포트(82)의 내경은 유입구(811)와 직경(D1)과 같을 수 있고, 배출 포트(83)의 내경은 배출구(812)의 직경(D2)과 같을 수 있다.An inlet port 82 is installed between the vacuum exhaust pipe 13 and the inlet 811 so as to pass through the vacuum exhaust pipe 13 and the inlet 811, and the discharge port 83 is the outlet 812 and the vacuum exhaust pipe 13. Installed between the outlet 812 and the vacuum exhaust pipe 13. The inner diameter of the inlet port 82 may be equal to the inlet 811 and the diameter D1, and the inner diameter of the outlet port 83 may be the same as the diameter D2 of the outlet 812.

배출 포트(83)의 길이는 유입 포트(82)의 길이보다 크다. 예를 들어, 유입 포트(82)는 짧은 직선형 포트일 수 있고, 배출 포트(83)는 서로 직교하는 두 개의 직선부를 가진 90° 곡관형 포트로 구성될 수 있다.The length of the outlet port 83 is greater than the length of the inlet port 82. For example, the inlet port 82 may be a short straight port and the outlet port 83 may consist of a 90 ° curved port with two straight sections perpendicular to each other.

진공 배기관(13)을 흐르는 공정 가스의 일부는 유입 포트(82)와 유입구(811)를 통해 접지 전극(81)으로 유입되고, 유전체(30) 내부를 흐른 후 배출구(812)와 배출 포트(83)를 통해 진공 배기관(13)으로 배출된다. 이때 배출구(812)가 유입구(811)보다 유전체(30)에 더 가깝게 위치함에 따라, 플라즈마 반응을 거친 공정 가스는 다시 유입구(811) 측으로 이동하지 않고도 배출구(812)를 통해 신속하게 진공 배기관(13)으로 빠져 나갈 수 있다.A part of the process gas flowing through the vacuum exhaust pipe 13 flows into the ground electrode 81 through the inlet port 82 and the inlet 811, flows into the dielectric 30, and then discharges the outlet 812 and the discharge port 83. Is discharged to the vacuum exhaust pipe (13) through. At this time, since the outlet 812 is located closer to the dielectric 30 than the inlet 811, the process gas subjected to the plasma reaction can be rapidly evacuated through the outlet 812 without moving to the inlet 811. You can exit.

제12 실시예의 플라즈마 반응기(1200)는 전술한 접지 전극부(80) 구성에 의해 내부로 유입된 공정 가스의 배출을 원활하게 하여 공정 가스와 공정 부산물 등이 내부에 축적되는 것을 억제할 수 있고, 그 결과 시창구(50)의 오염과 광학 에미션의 왜곡을 최소화할 수 있다.In the plasma reactor 1200 of the twelfth embodiment, the above-described configuration of the ground electrode unit 80 facilitates the discharge of the process gas introduced therein, thereby suppressing the accumulation of the process gas and the process by-products, etc., As a result, contamination of the viewing window 50 and distortion of the optical emission may be minimized.

제12 실시예의 플라즈마 반응기(1200)는 접지 전극부(80)를 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 1200 of the twelfth embodiment has the same or similar configuration as that of the first embodiment described above except for the ground electrode unit 80, and overlapping description thereof will be omitted.

도 19는 본 발명의 제13 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.19 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a thirteenth embodiment of the present invention.

도 19를 참고하면, 제13 실시예의 플라즈마 반응기(1300)에서 접지 전극(81)의 내부 공간은 균일 직경부(84)와 가변 직경부(85)의 조합으로 이루어진다. 균일 직경부(84)는 유전체(30)와 가변 직경부(85) 사이에 위치하고, 가변 직경부(85)의 내경은 유전체(30)로부터 멀어질수록 작아진다.Referring to FIG. 19, in the plasma reactor 1300 of the thirteenth embodiment, the inner space of the ground electrode 81 is a combination of a uniform diameter portion 84 and a variable diameter portion 85. The uniform diameter portion 84 is located between the dielectric 30 and the variable diameter portion 85, and the inner diameter of the variable diameter portion 85 becomes smaller as it moves away from the dielectric 30.

균일 직경부(84)의 내경은 유전체(30)의 내경과 같거나 이보다 클 수 있으며, 가변 직경부(85)의 최대 내경은 균일 직경부(84)의 내경과 같을 수 있다. 배출구(812)는 균일 직경부(84)와 통할 수 있고, 유입구(811)는 가변 직경부(85)와 통할 수 있다. 가변 직경부(85)의 최소 내경은 유입구(811)의 직경(D1)과 같을 수 있다.The inner diameter of the uniform diameter portion 84 may be equal to or greater than the inner diameter of the dielectric 30, and the maximum inner diameter of the variable diameter portion 85 may be the same as the inner diameter of the uniform diameter portion 84. Outlet 812 may communicate with uniform diameter 84, and inlet 811 may communicate with variable diameter 85. The minimum inner diameter of the variable diameter portion 85 may be equal to the diameter D1 of the inlet 811.

접지 전극(81)에서 가변 직경부(85)를 둘러싸는 경사면이 유전체(30)의 길이 방향을 따라 유전체(30)와 마주하며, 고전압 전극(40)과 접지 전극(81) 사이의 간격을 변화시키는 기능을 한다. 따라서 제13 실시예의 플라즈마 반응기(1300)는 보다 다양한 가스 조성 및 보다 넓은 압력 조건에서 접지 전극(81) 내부에 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다.An inclined surface surrounding the variable diameter portion 85 in the ground electrode 81 faces the dielectric 30 along the length direction of the dielectric 30 and changes the distance between the high voltage electrode 40 and the ground electrode 81. To function. Therefore, the plasma reactor 1300 of the thirteenth embodiment can generate stable plasma inside the ground electrode 81 under a wider gas composition and a wider pressure condition.

제13 실시예의 플라즈마 반응기(1300)는 접지 전극(81)의 형상을 제외하고 전술한 제12 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 1300 of the thirteenth embodiment has the same or similar configuration as that of the twelfth embodiment described above except for the shape of the ground electrode 81, and overlapping description thereof will be omitted.

도 20은 본 발명의 제14 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.20 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a fourteenth embodiment of the present invention.

도 20을 참고하면, 제14 실시예의 플라즈마 반응기(1400)에서 접지 전극(81)의 유입구(811)는 접지 전극(81)의 배출구(812)보다 유전체(30)에 더 가깝게 위치하며, 유입 포트(82)의 길이가 배출 포트(83)의 길이보다 크다. 공정 가스의 배출이 원활해지도록 배출구(812)의 직경(D2)과 배출 포트(83)의 내경은 유입구(811)의 직경(D1) 및 유입 포트(82)의 내경과 같거나 이보다 크다.Referring to FIG. 20, in the plasma reactor 1400 of the fourteenth embodiment, the inlet 811 of the ground electrode 81 is located closer to the dielectric 30 than the outlet 812 of the ground electrode 81. The length of the 82 is greater than the length of the discharge port 83. The diameter D2 of the outlet 812 and the inner diameter of the discharge port 83 are equal to or larger than the diameter D1 of the inlet 811 and the inner diameter of the inlet port 82 so as to smoothly discharge the process gas.

배출구(812)는 진공 배기관(13)을 향한 접지 전극(81)의 앞쪽에 위치할 수 있고, 유입구(811)는 유전체(30)를 향한 접지 전극(81)의 뒤쪽에서 접지 전극(81)의 상측에 위치할 수 있다. 배출 포트(83)는 짧은 직선형 포트일 수 있고, 유입 포트(82)는 서로 직교하는 두 개의 직선부를 가진 90° 곡관형 포트로 구성될 수 있다.The outlet 812 may be located in front of the ground electrode 81 towards the vacuum exhaust pipe 13, and the inlet 811 may be located at the back of the ground electrode 81 toward the dielectric 30. It may be located above. The discharge port 83 may be a short straight port, and the inlet port 82 may be configured as a 90 ° curved port having two straight portions perpendicular to each other.

화학기상증착(CVD)과 같이 부산물 입자들이 다량으로 배출되는 공정에서, 부산물 입자들은 유입 포트(82)를 통과하면서 유입 포트(82)에 축적될 수 있다. 이로써 유전체(30) 내부(방전 영역)로 유입되는 입자들의 양이 감소하여 보다 정확한 가스 분석을 수행할 수 있다.In a process where a large amount of byproduct particles are discharged, such as chemical vapor deposition (CVD), the byproduct particles may accumulate in the inlet port 82 while passing through the inlet port 82. As a result, the amount of particles introduced into the dielectric 30 (the discharge region) may be reduced, and thus more accurate gas analysis may be performed.

제14 실시예의 플라즈마 반응기(1400)는 접지 전극부(80)를 제외하고 전술한 제12 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 1400 of the fourteenth embodiment has the same or similar configuration as that of the twelfth embodiment except for the ground electrode unit 80, and overlapping description thereof will be omitted.

도 21은 본 발명의 제15 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.21 is a configuration diagram of a plasma reactor according to a fifteenth embodiment of the present invention.

도 21을 참고하면, 제15 실시예의 플라즈마 반응기(1500)에서 접지 전극(81)의 내부 공간은 균일 직경부(84)와 가변 직경부(85)의 조합으로 이루어진다. 균일 직경부(84)는 유전체(30)와 가변 직경부(85) 사이에 위치하고, 가변 직경부(85)의 내경은 유전체(30)로부터 멀어질수록 작아진다.Referring to FIG. 21, in the plasma reactor 1500 of the fifteenth embodiment, the inner space of the ground electrode 81 is a combination of a uniform diameter portion 84 and a variable diameter portion 85. The uniform diameter portion 84 is located between the dielectric 30 and the variable diameter portion 85, and the inner diameter of the variable diameter portion 85 becomes smaller as it moves away from the dielectric 30.

균일 직경부(84)의 내경은 유전체(30)의 내경과 같거나 이보다 클 수 있으며, 가변 직경부(85)의 최대 내경은 균일 직경부(84)의 내경과 같을 수 있다. 유입구(811)는 균일 직경부(84)와 통할 수 있고, 배출구(812)는 가변 직경부(85)와 통할 수 있다. 가변 직경부(85)의 최소 직경은 배출구(812)의 직경(D2)과 같을 수 있다.The inner diameter of the uniform diameter portion 84 may be equal to or greater than the inner diameter of the dielectric 30, and the maximum inner diameter of the variable diameter portion 85 may be the same as the inner diameter of the uniform diameter portion 84. Inlet 811 may communicate with uniform diameter 84, and outlet 812 may communicate with variable diameter 85. The minimum diameter of the variable diameter portion 85 may be equal to the diameter D2 of the outlet 812.

접지 전극(81)에서 가변 직경부(85)를 둘러싸는 경사면이 유전체(30)의 길이 방향을 따라 유전체(30)와 마주하며, 고전압 전극(40)과 접지 전극(81) 사이의 간격을 변화시키는 기능을 한다. 따라서 제15 실시예의 플라즈마 반응기(1500)는 보다 다양한 가스 조성 및 보다 넓은 압력 조건에서 접지 전극(81) 내부에 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다.An inclined surface surrounding the variable diameter portion 85 in the ground electrode 81 faces the dielectric 30 along the length direction of the dielectric 30 and changes the distance between the high voltage electrode 40 and the ground electrode 81. To function. Therefore, the plasma reactor 1500 of the fifteenth embodiment can generate stable plasma inside the ground electrode 81 under a wider gas composition and a wider pressure condition.

제15 실시예의 플라즈마 반응기(1500)는 접지 전극(81)의 형상을 제외하고 전술한 제14 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 1500 of the fifteenth embodiment has the same or similar configuration as that of the fourteenth embodiment described above except for the shape of the ground electrode 81, and overlapping description thereof will be omitted.

도 22a와 도 22b는 본 발명의 제16 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성도이다.22A and 22B are schematic diagrams of a plasma reactor according to a sixteenth exemplary embodiment of the present invention.

도 22a를 참고하면, 제16 실시예의 플라즈마 반응기(1600)에서 유전체(30)는 직육면체 형상이고, 두 개의 고전압 전극(40)이 유전체(30)의 서로 마주하는 두 면의 바깥에 위치한다.Referring to FIG. 22A, in the plasma reactor 1600 of the sixteenth embodiment, the dielectric 30 has a rectangular parallelepiped shape, and two high voltage electrodes 40 are positioned outside two facing surfaces of the dielectric 30.

다른 한편으로, 직육면체의 상부와 하부만 유전체로 제작될 수 있고, 나머지 두 개의 측면은 금속으로 제작될 수 있다. 이 경우 두 개의 고전압 전극(40)은 두 개의 유전체의 바깥에 위치한다. 다른 한편으로, 직육면체의 상부만 유전체로 제작될 수 있고, 하부와 두 개의 측면은 금속으로 제작될 수 있다. 이 경우 하나의 고전압 전극이 유전체의 바깥에 위치하며, 직육면체의 하부가 다른 하나의 고전압 전극으로 기능할 수 있다.On the other hand, only the top and bottom of the cuboid can be made of a dielectric, and the other two sides can be made of metal. In this case, the two high voltage electrodes 40 are located outside of the two dielectrics. On the other hand, only the top of the cuboid can be made of a dielectric, and the bottom and two sides can be made of metal. In this case, one high voltage electrode is positioned outside the dielectric, and the lower portion of the rectangular parallelepiped may function as another high voltage electrode.

도 22b를 참고하면, 제16 실시예의 플라즈마 반응기(1600)에서 유전체(30)는 원통 형상이고, 두 개의 고전압 전극(40)이 유전체(30)의 원주 방향(둘레 방향)을 따라 서로 이격되어 위치한다. 결과적으로, 제16 실시예의 플라즈마 반응기(1600)에서 고전압 전극(40)은 유전체(30)의 둘레 방향을 따라 서로 이격된 두 개의 고전압 전극으로 구분된다.Referring to FIG. 22B, in the plasma reactor 1600 of the sixteenth embodiment, the dielectric 30 has a cylindrical shape, and two high voltage electrodes 40 are spaced apart from each other along the circumferential direction (circumferential direction) of the dielectric 30. do. As a result, in the plasma reactor 1600 of the sixteenth embodiment, the high voltage electrode 40 is divided into two high voltage electrodes spaced apart from each other along the circumferential direction of the dielectric 30.

두 개의 고전압 전극(40)은 같은 전원에 연결되어 동일한 구동 전압을 인가받거나 바이폴라 펄스 전압을 인가받을 수 있다. 바이폴라 펄스 전압은 극성이 서로 반대인, 즉 위상차가 180°인 두 개의 펄스 전압을 의미한다. 두 개의 펄스 전압 각각은 삼각파, 싸인파, 정현파 중 어느 하나일 수 있으나, 이러한 예시로 한정되지 않는다.The two high voltage electrodes 40 may be connected to the same power source and may receive the same driving voltage or the bipolar pulse voltage. Bipolar pulse voltages mean two pulse voltages with opposite polarities, that is, 180 ° out of phase. Each of the two pulse voltages may be any one of a triangular wave, a sine wave, and a sine wave, but is not limited thereto.

두 개의 고전압 전극(40)에 바이폴라 펄스 전압이 인가되면, 방전 전압은 펄스 전압의 두 배가 된다. 따라서 두 개의 고전압 전극(40)에 동일한 구동 전압을 인가한 경우와 같은 세기의 플라즈마를 생성하면서 구동 전압을 낮출 수 있다.When a bipolar pulse voltage is applied to the two high voltage electrodes 40, the discharge voltage is twice the pulse voltage. Therefore, the driving voltage can be lowered while generating the plasma having the same intensity as when the same driving voltage is applied to the two high voltage electrodes 40.

제16 실시예의 플라즈마 반응기(1600)는 고전압 전극(40)이 두 개로 구비되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제15 실시예 중 어느 하나와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The plasma reactor 1600 of the sixteenth embodiment has the same or similar configuration as any one of the above-described first to fifteenth embodiments except that the high voltage electrode 40 is provided in two, and the overlapping description is Omit.

도 23은 제1 실시예의 플라즈마 반응기를 이용한 공정 가스의 분석 결과를 나타낸 그래프이고, 도 24는 비교예의 플라즈마 반응기를 이용한 공정 가스의 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 비교예의 플라즈마 반응기는 상부와 하부가 유전체로 제작되고 두 개의 측면이 금속으로 제작되며 두 유전체의 바깥에 고전압 전극과 접지 전극이 각각 위치하는 구성으로 이루어진다.FIG. 23 is a graph showing an analysis result of process gas using the plasma reactor of Example 1, and FIG. 24 is a graph showing an analysis result of process gas using the plasma reactor of Comparative Example. In the plasma reactor of the comparative example, the upper and lower parts are made of a dielectric material, two sides are made of metal, and a high voltage electrode and a ground electrode are respectively located outside the two dielectric materials.

도 23과 도 24의 그래프는 화학기상증착 챔버에서 질소를 이용한 퍼지 공정에서 배출되는 공정 가스의 분석 결과를 나타내며, 압력에 따른 파장별 세기를 나타낸다. 도 23과 도 24에서 세기의 단위 A.U.(Arbitary Unit)는 임의 단위를 나타낸다.23 and 24 show the analysis results of the process gas discharged from the purge process using nitrogen in the chemical vapor deposition chamber, and the intensity for each wavelength according to the pressure. In Figures 23 and 24, the unit of intensity A.U. (Arbitary Unit) represents an arbitrary unit.

도 23과 도 24를 참고하면, 제1 실시예의 플라즈마 반응기를 이용하면 5mTorr의 낮은 압력에서도 광학 에미션 측정이 가능하나, 비교예의 플라즈마 반응기를 이용하면 300mTorr 이상의 압력에서만 광학 에미션 측정이 가능한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 23 and 24, the optical reactor can be measured at a low pressure of 5 mTorr using the plasma reactor of the first embodiment, but the optical emission can be measured only at a pressure of 300 mTorr or more using the plasma reactor of the comparative example. Can be.

즉 비교예의 플라즈마 반응기는 광학 에미션 측정이 가능한 압력 범위가 극히 제한적이지만, 제1 실시예의 플라즈마 반응기를 이용하면 300mTorr 이하의 낮은 압력에서도 정확한 광학 에미션 측정이 가능하므로 보다 다양한 공정 설비에 적용 가능하다.That is, although the plasma reactor of the comparative example has a very limited pressure range in which the optical emission measurement is possible, the plasma reactor of the first embodiment can be applied to a wider variety of process facilities because accurate optical emission measurement is possible even at a low pressure of 300 mTorr or less. .

도 25 내지 도 28은 화학기상증착(CVD) 공정에서 제1 실시예의 플라즈마 반응기를 이용한 공정 가스의 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 25 내지 도 28에서 세기의 단위 A.U.(Arbitary Unit)는 임의 단위를 나타낸다.25 to 28 are graphs showing analysis results of process gas using the plasma reactor of the first embodiment in a chemical vapor deposition (CVD) process. In FIGS. 25 to 28, the unit of intensity A.U. (Arbitary Unit) represents an arbitrary unit.

도 25는 질소를 이용한 퍼지 단계(압력: 10mTorr)에서 배출되는 공정 가스의 분석 결과이고, 도 26은 헬륨과 산소를 이용한 퍼지 단계(압력: 20mTorr)에서 배출되는 공정 가스의 분석 결과이다. 도 27은 헬륨과 산소 및 TEOS를 이용한 SiO2 증착 단계(압력: 300mTorr)에서 배출되는 공정 가스의 분석 결과이고, 도 28은 헬륨과 산소 및 NF3를 이용한 세정 단계(압력: 400mTorr)에서 배출되는 공정 가스의 분석 결과를 나타낸다.25 is an analysis result of the process gas discharged in the purge step (pressure: 10mTorr) using nitrogen, Figure 26 is an analysis result of the process gas discharged in the purge step (pressure: 20mTorr) using helium and oxygen. FIG. 27 is an analysis result of the process gas discharged from the deposition of SiO 2 using helium, oxygen, and TEOS (pressure: 300 mTorr), and FIG. 28 is discharged from the cleaning step (pressure: 400 mTorr) using helium, oxygen, and NF 3 . The analysis result of a process gas is shown.

도 25 내지 도 28을 참고하면, 진공 배기관에 설치된 제1 실시예의 플라즈마 반응기는 가스 조성과 압력이 다른 다양한 공정 조건, 즉 퍼지 단계와 증착 단계 및 세정 단계 모두에서 정확한 광학 에미션 측정이 가능한 것을 확인할 수 있다.25 to 28, the plasma reactor according to the first embodiment installed in the vacuum exhaust pipe can confirm that accurate optical emission measurement is possible in various process conditions having different gas compositions and pressures, that is, purge step, deposition step, and cleaning step. Can be.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

11: 공정 챔버 12: 진공 펌프
13: 진공 배기관 14: 분광기
15: 광 섬유 20: 접지 전극
30: 유전체 35: 스페이서
40: 고전압 전극 45: 전원
50: 시창구 61: 유전체 홀더
62: 시창구 홀더 71: 연결 포트
72: 유입 포트 73: 배출 포트
11: process chamber 12: vacuum pump
13: vacuum exhaust pipe 14: spectrometer
15: optical fiber 20: ground electrode
30: dielectric 35: spacer
40: high voltage electrode 45: power supply
50: sight window 61: dielectric holder
62: window holder 71: connection port
72: inlet port 73: outlet port

Claims (22)

공정 챔버 후단의 진공 배기관에 접속되며, 상기 진공 배기관의 공정 가스를 분석하여 공정 모니터링을 수행하는 플라즈마 반응기에 있어서,
상기 진공 배기관에 접속되는 관형의 접지 전극;
상기 접지 전극에 결합되며, 상기 접지 전극과 반대되는 단부의 내측에 관형의 스페이서를 구비한 관형의 유전체;
상기 유전체의 외면에 위치하고, 상기 접지 전극에 대해 최소 간격으로부터 최대 간격에 이르는 간격 범위를 가지며, 전원으로부터 플라즈마 발생을 위한 구동 전압을 인가받는 고전압 전극; 및
상기 스페이서와 접하며 상기 유전체의 단부에 결합된 시창구를 포함하고,
상기 스페이서는 상기 유전체의 내경보다 작은 내경을 가지며, 상기 시창구와 접하는 상기 유전체 단부의 내측 공간을 협소화하는 플라즈마 반응기.
A plasma reactor connected to a vacuum exhaust pipe at a rear end of a process chamber and analyzing the process gas of the vacuum exhaust pipe to perform process monitoring,
A tubular ground electrode connected to the vacuum exhaust pipe;
A tubular dielectric coupled to the ground electrode and having a tubular spacer on an inner side of the end opposite to the ground electrode;
A high voltage electrode disposed on an outer surface of the dielectric and having an interval range from a minimum interval to a maximum interval with respect to the ground electrode, and receiving a driving voltage for generating plasma from a power source; And
A sight glass coupled to the end of the dielectric and in contact with the spacer;
The spacer has an inner diameter smaller than the inner diameter of the dielectric, and narrows the inner space of the end of the dielectric in contact with the sight glass.
제1항에 있어서,
상기 접지 전극은, 상기 진공 배기관의 내부에 위치하며 적어도 하나의 개구를 가지는 내측부와, 상기 진공 배기관의 외부에 위치하는 외측부로 구분되는 플라즈마 반응기.
The method of claim 1,
The ground electrode may be divided into an inner part which is located inside the vacuum exhaust pipe and has at least one opening, and an outer part which is located outside the vacuum exhaust pipe.
제2항에 있어서,
상기 내측부는 앞쪽이 막힌 형상이고, 상기 개구는 공정 가스의 상류측에 위치하는 제1 개구와 공정 가스의 하류측에 위치하는 제2 개구로 구분되는 플라즈마 반응기.
The method of claim 2,
The inner part has a shape in which the front is blocked, and the opening is divided into a first opening located upstream of the process gas and a second opening located downstream of the process gas.
제2항에 있어서,
상기 접지 전극의 내부 공간은 균일 직경부와, 상기 균일 직경부보다 상기 유전체로부터 더 멀리 위치하며 상기 유전체로부터 멀어질수록 내경이 작아지는 가변 직경부로 구성되고, 상기 적어도 하나의 개구는 상기 가변 직경부와 통하는 플라즈마 반응기.
The method of claim 2,
The inner space of the ground electrode is composed of a uniform diameter portion and a variable diameter portion that is located farther from the dielectric than the uniform diameter portion and the inner diameter decreases away from the dielectric, the at least one opening is the variable diameter portion And a plasma reactor.
제2항에 있어서,
상기 내측부는 서로 이격된 제1 파트 및 제2 파트와, 상기 제1 파트와 상기 제2 파트를 일체로 결합시키는 복수의 금속 바를 포함하며, 상기 복수의 금속 바 사이의 열린 부분이 상기 개구로 기능하는 플라즈마 반응기.
The method of claim 2,
The inner part includes a first part and a second part spaced apart from each other, and a plurality of metal bars integrally coupling the first part and the second part, and an open portion between the plurality of metal bars functions as the opening. Plasma reactor.
제1항에 있어서,
상기 접지 전극은 하나의 연결 포트에 의해 상기 진공 배기관에 접속되며,
상기 연결 포트의 내경은 상기 접지 전극의 내경보다 작고, 상기 진공 배기관 내경의 절반 이하인 플라즈마 반응기.
The method of claim 1,
The ground electrode is connected to the vacuum exhaust pipe by one connecting port,
The inner diameter of the connection port is smaller than the inner diameter of the ground electrode, and less than half of the inner diameter of the vacuum exhaust pipe plasma reactor.
제6항에 있어서,
상기 접지 전극은 상기 진공 배기관을 향한 앞쪽에 상기 연결 포트와 통하는 적어도 하나의 개구를 가지는 플라즈마 반응기.
The method of claim 6,
The ground electrode having at least one opening in communication with the connection port in front of the vacuum exhaust pipe.
제6항에 있어서,
상기 접지 전극의 내부 공간은 균일 직경부와, 상기 균일 직경부보다 상기 유전체로부터 더 멀리 위치하며 상기 유전체로부터 멀어질수록 내경이 작아지는 가변 직경부로 구성되고, 상기 가변 직경부가 상기 연결 포트와 통하는 플라즈마 반응기.
The method of claim 6,
The inner space of the ground electrode is composed of a uniform diameter portion and a variable diameter portion located farther from the dielectric than the uniform diameter portion and smaller in diameter as it moves away from the dielectric, and the variable diameter portion communicates with the connection port. Reactor.
제1항에 있어서,
상기 접지 전극은 연결 포트에 의해 상기 진공 배기관에 접속되고,
상기 유전체는 상기 접지 전극의 상측과 하측 중 적어도 한 측에서 상기 진공 배기관과 나란하게 결합되는 플라즈마 반응기.
The method of claim 1,
The ground electrode is connected to the vacuum exhaust pipe by a connecting port,
And the dielectric is coupled in parallel with the vacuum exhaust pipe at at least one of an upper side and a lower side of the ground electrode.
제9항에 있어서,
상기 연결 포트는 공정 가스의 상류측에 위치하는 유입 포트와, 공정 가스의 하류측에 위치하는 배출 포트로 구분되는 플라즈마 반응기.
The method of claim 9,
The connecting port is divided into an inlet port located upstream of the process gas and a discharge port located downstream of the process gas.
제10항에 있어서,
상기 접지 전극의 내부에서 상기 유입 포트와 상기 배출 포트 사이에 고정되며, 상기 유전체의 내부 공간과 마주하는 대향부를 더 포함하는 플라즈마 반응기.
The method of claim 10,
And a counter portion fixed between the inlet port and the outlet port inside the ground electrode and facing an inner space of the dielectric.
공정 챔버 후단의 진공 배기관에 접속되며, 상기 진공 배기관의 공정 가스를 분석하여 공정 모니터링을 수행하는 플라즈마 반응기에 있어서,
유입구와 배출구를 가지는 관형의 접지 전극과, 상기 진공 배기관과 상기 유입구를 연결하는 유입 포트와, 상기 진공 배기관과 상기 배출구를 연결하는 배출 포트를 포함하는 접지 전극부;
상기 접지 전극에 결합되며, 상기 접지 전극과 반대되는 단부의 내측에 관형의 스페이서를 구비한 관형의 유전체;
상기 유전체의 외면에 위치하고, 상기 접지 전극에 대해 최소 간격으로부터 최대 간격에 이르는 간격 범위를 가지며, 전원으로부터 플라즈마 발생을 위한 구동 전압을 인가받는 고전압 전극; 및
상기 스페이서와 접하며 상기 유전체의 단부에 결합된 시창구를 포함하고,
상기 스페이서는 상기 유전체의 내경보다 작은 내경을 가지며, 상기 시창구와 접하는 상기 유전체 단부의 내측 공간을 협소화하는 플라즈마 반응기.
A plasma reactor connected to a vacuum exhaust pipe at a rear end of a process chamber and analyzing the process gas of the vacuum exhaust pipe to perform process monitoring,
A ground electrode part including a tubular ground electrode having an inlet and an outlet, an inlet port connecting the vacuum exhaust pipe and the inlet port, and a discharge port connecting the vacuum exhaust pipe and the outlet port;
A tubular dielectric coupled to the ground electrode and having a tubular spacer on an inner side of the end opposite to the ground electrode;
A high voltage electrode disposed on an outer surface of the dielectric and having an interval range from a minimum interval to a maximum interval with respect to the ground electrode, and receiving a driving voltage for generating plasma from a power source; And
A sight glass coupled to the end of the dielectric and in contact with the spacer;
The spacer has an inner diameter smaller than the inner diameter of the dielectric, and narrows the inner space of the end of the dielectric in contact with the sight glass.
제12항에 있어서,
상기 유입구는 상기 배출구보다 상기 공정 가스의 상류측에 더 가깝게 위치하며, 상기 배출구의 직경은 상기 유입구의 직경과 같거나 이보다 큰 플라즈마 반응기.
The method of claim 12,
The inlet is located closer to the upstream side of the process gas than the outlet, the diameter of the outlet being greater than or equal to the diameter of the inlet.
제13항에 있어서,
상기 배출구는 상기 유입구보다 상기 유전체에 더 가깝게 위치하며, 상기 배출 포트의 길이는 상기 유입 포트의 길이보다 큰 플라즈마 반응기.
The method of claim 13,
The outlet is located closer to the dielectric than the inlet and the length of the outlet port is greater than the length of the inlet port.
제14항에 있어서,
상기 접지 전극의 내부 공간은 균일 직경부와, 상기 균일 직경부보다 상기 유전체로부터 더 멀리 위치하며 상기 유전체로부터 멀어질수록 내경이 작아지는 가변 직경부로 구성되고,
상기 유입구는 상기 가변 직경부와 통하며, 상기 배출구는 상기 균일 직경부와 통하는 플라즈마 반응기.
The method of claim 14,
The inner space of the ground electrode is composed of a uniform diameter portion and a variable diameter portion located farther from the dielectric than the uniform diameter portion and smaller in diameter as the distance from the dielectric,
The inlet is in communication with the variable diameter portion and the outlet is in communication with the uniform diameter portion.
제13항에 있어서,
상기 유입구는 상기 배출구보다 상기 유전체에 더 가깝게 위치하며, 상기 유입 포트의 길이는 상기 배출 포트의 길이보다 큰 플라즈마 반응기.
The method of claim 13,
The inlet is located closer to the dielectric than the outlet and the length of the inlet port is greater than the length of the outlet port.
제16항에 있어서,
상기 접지 전극의 내부 공간은 균일 직경부와, 상기 균일 직경부보다 상기 유전체로부터 더 멀리 위치하며 상기 유전체로부터 멀어질수록 내경이 작아지는 가변 직경부로 구성되고,
상기 유입구는 상기 균일 직경부와 통하며, 상기 배출구는 상기 가변 직경부와 통하는 플라즈마 반응기.
The method of claim 16,
The inner space of the ground electrode is composed of a uniform diameter portion and a variable diameter portion located farther from the dielectric than the uniform diameter portion and smaller in diameter as the distance from the dielectric,
The inlet is in communication with the uniform diameter portion and the outlet is in communication with the variable diameter portion.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시창구와 접하는 상기 유전체의 단부는 유전체 홀더로 둘러싸이고,
상기 유전체의 길이 방향에 따른 상기 유전체 홀더와 상기 고전압 전극간 거리는 상기 스페이서와 상기 고전압 전극간 거리보다 큰 플라즈마 반응기.
The method according to any one of claims 1 to 17,
An end portion of the dielectric in contact with the sight glass is surrounded by a dielectric holder,
And a distance between the dielectric holder and the high voltage electrode along a length direction of the dielectric is greater than a distance between the spacer and the high voltage electrode.
공정 챔버 후단의 진공 배기관에 접속되며, 상기 진공 배기관의 공정 가스를 분석하여 공정 모니터링을 수행하는 플라즈마 반응기에 있어서,
상기 진공 배기관에 접속되는 관형의 접지 전극;
상기 접지 전극에 결합되며, 상기 접지 전극과 반대되는 단부의 내측에 관형의 스페이서를 구비한 관형의 유전체;
상기 유전체의 외면에 위치하고, 상기 접지 전극에 대해 최소 간격으로부터 최대 간격에 이르는 간격 범위를 가지며, 전원으로부터 플라즈마 발생을 위한 구동 전압을 인가받는 고전압 전극;
상기 스페이서와 접하며 상기 유전체의 단부에 결합된 시창구; 및
상기 유전체의 단부를 둘러싸는 유전체 홀더를 포함하며,
상기 스페이서는 상기 유전체의 내경보다 작은 내경과, 상기 유전체의 길이 방향을 따라 상기 유전체 홀더의 길이보다 큰 길이를 가지며, 상기 시창구와 접하는 상기 유전체 단부의 내측 공간을 협소화하는 플라즈마 반응기.
A plasma reactor connected to a vacuum exhaust pipe at a rear end of a process chamber and analyzing the process gas of the vacuum exhaust pipe to perform process monitoring,
A tubular ground electrode connected to the vacuum exhaust pipe;
A tubular dielectric coupled to the ground electrode and having a tubular spacer on an inner side of the end opposite to the ground electrode;
A high voltage electrode disposed on an outer surface of the dielectric and having an interval range from a minimum interval to a maximum interval with respect to the ground electrode, and receiving a driving voltage for generating plasma from a power source;
A sight glass contacting the spacer and coupled to an end of the dielectric; And
A dielectric holder surrounding an end of the dielectric,
And the spacer has an inner diameter smaller than the inner diameter of the dielectric and a length larger than the length of the dielectric holder along a length direction of the dielectric, and narrows an inner space of the end of the dielectric in contact with the viewing window.
제19항에 있어서,
상기 유전체의 길이는 상기 고전압 전극의 길이보다 크고,
상기 고전압 전극은 상기 유전체의 길이 방향을 따라 상기 스페이서 및 상기 접지 전극과 이격되는 플라즈마 반응기.
The method of claim 19,
The length of the dielectric is greater than the length of the high voltage electrode,
The high voltage electrode is spaced apart from the spacer and the ground electrode along the longitudinal direction of the dielectric.
제1항 내지 제17항, 제19항, 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고전압 전극은 상기 유전체의 둘레 방향을 따라 상기 유전체를 연속으로 둘러싸는 관형 전극이고, 상기 전원으로부터 교류(AC) 전압 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는 플라즈마 반응기.
The method according to any one of claims 1 to 17, 19, and 20,
The high voltage electrode is a tubular electrode continuously surrounding the dielectric along the circumferential direction of the dielectric, and receives a alternating current (AC) voltage or a high frequency (RF) voltage from the power supply.
제1항 내지 제17항, 제19항, 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고전압 전극은 상기 유전체의 둘레 방향을 따라 서로 이격된 두 개의 고전압 전극으로 구분되며, 상기 두 개의 고전압 전극은 상기 전원으로부터 바이폴라 펄스 전압을 인가받는 플라즈마 반응기.
The method according to any one of claims 1 to 17, 19, and 20,
The high voltage electrode is divided into two high voltage electrodes spaced apart from each other along the circumferential direction of the dielectric, wherein the two high voltage electrodes receive a bipolar pulse voltage from the power source.
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