KR102052281B1 - 가스가 주입되는 플라즈마 반응기 - Google Patents

가스가 주입되는 플라즈마 반응기 Download PDF

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Abstract

가스를 주입하여 전극과 접지 사이를 절연시키는 플라즈마 반응기가 개시된다. 상기 플라즈마 반응기는 접지로서 동작하는 바디, 상기 바디 상에 적어도 일부분 배열된 유전체 및 상기 유전체 위에 배열된 전극을 포함한다. 여기서, 상기 바디와 상기 유전체 중 적어도 하나에 의해 형성되는 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간은 진공 분위기이고, 상기 진공 분위기에서 가스가 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간으로 주입되어 도전 물질을 절연 물질로 변화시키거나 상기 플라즈마 반응기의 내부 표면에 물질이 부착되는 것을 방지하거나 상기 내부 표면을 세정한다.

Description

가스가 주입되는 플라즈마 반응기{PLASMA REACTOR WHERE GAS IS INJECTED}
본 발명은 가스가 주입되는 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
기존 플라즈마 반응기는 유전체 주위를 원형으로 말아 놓은 형태로 1개의 전극 어셈블리를 사용한다.
따라서, 상기 전극 어셈블리에 문제가 발생하면 전원을 오프하여야 하였으며, 그 결과 플라즈마 반응을 수행하지 못하여 공정 챔버로부터 유입된 오염 물질이 진공 펌프로 흐르는 문제점이 있다.
또한, 상기 플라즈마 반응기의 내부 표면에 도전 물질이 부착되어 전극과 접지를 연결시키는 문제점이 있다.
KR 10-1882813 B
본 발명은 복수의 전극 어셈블리들을 가지는 플라즈마 반응기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 가스를 주입하여 전극과 접지 사이를 절연시키는 플라즈마 반응기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 접지로서 동작하는 바디; 상기 바디 상에 적어도 일부분 배열된 유전체; 및 상기 유전체 위에 배열된 전극을 포함한다. 여기서, 상기 바디와 상기 유전체 중 적어도 하나에 의해 형성되는 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간은 진공 분위기이고, 상기 진공 분위기에서 가스가 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간으로 주입되어 도전 물질을 절연 물질로 변화시키거나 상기 플라즈마 반응기의 내부 표면에 물질이 부착되는 것을 방지하거나 상기 내부 표면을 세정한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 바디; 상기 바디 상에 적어도 일부분 배열된 유전체 및 상기 유전체 위에 배열된 전극을 가지는 적어도 하나의 전극 어셈블리; 및 상기 전극 어셈블리의 환경을 모니터링하는 압력 센서를 포함한다.
본 발명에 따른 플라즈마 반응기는 복수의 전극 어셈블리들을 사용하며, 그 결과 플라즈마 반응기의 수명 및 기능이 향상될 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간으로 가스가 주입되며, 그 결과 도전 물질이 전극과 접지를 전기적으로 연결시키는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 상기 전극과 상기 접지가 절연될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 플라즈마 반응기에서의 전기장의 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 플라즈마 반응기에서의 오염 물질의 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기롤 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 플라즈마 반응기에서의 플라즈마 방전 흐름을 도시한 도면이다.
도 7은 도 5의 플라즈마 반응기에서의 오염 물질의 흐름을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기에서의 전기장의 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 플라즈마 반응기에서의 오염 물질의 흐름을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 도시한 도면이다.
도 11은 가스의 주입을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 주입 구조를 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 도 10의 "A"를 확대하여 도시한 도면들이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 플라즈마 반응기에 관한 것으로서, 복수의 전극 어셈블리들을 구현하여 오염 물질을 분해할 수 있다.
종래 플라즈마 반응기에서는 바디 전체에 걸쳐서 하나의 전극 어셈블리가 형성된다. 따라서, 이 때, 상기 전극 어셈블리에 문제가 발생하였을 경우 상기 전극 어셈블리로 공급되는 전원이 차단되며, 그 결과 플라즈마 반응이 일어나지 않는다. 결과적으로, 공정 챔버로부터 유입된 오염 물질이 진공 펌프로 그대로 흐르는 문제가 발생한다.
반면에, 본 발명의 플라즈마 반응기에서는 바디 상에 복수의 전극 어셈블리들이 형성되므로, 일부 전극 어셈블리에 문제가 발생하더라도 정상적인 전극 어셈블리에 의해 계속적으로 플라즈마 반응이 일어나며, 그 결과 공정 중 오염 물질이 진공 펌프로 흐르는 문제가 발생하지 않는다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명의 플라즈마 반응기는 입구가 막히는 현상을 방지하는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 반응기의 입구 근처에 플라즈마를 상기 플라즈마 반응기 내부에 가두기 위한 접지가 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 플라즈마 반응기는 가스를 내부로 주입하여 내부의 도전 물질을 절연 물질로 변환시키거나 내부 표면에 오염 물질이 증착되는 현상을 방지하거나 내부 표면을 크리닝할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 플라즈마 반응기는 유전체가 파괴되었을 때에도 내부를 진공 상태를 유지할 수 있고 가스가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 구조를 가질 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 플라즈마 반응기는 압력 센서를 이용하여 내부 환경 상태를 파악할 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 공정 시스템은 공정 챔버(102), 플라즈마 반응기(100) 및 진공 펌프(104)를 포함할 수 있다. 공정 챔버(102)와 플라즈마 반응기(100)는 제 1 진공 배관(110)을 통하여 연결되고, 플라즈마 반응기(100)와 진공 펌프(104)는 제 2 진공 배관(112)을 통하여 연결될 수 있다.
다만, 플라즈마 반응기(100)는 공정 챔버(102)와 진공 펌프(104) 사이에만 배치되는 것은 아니며, 진공 펌프(104)와 스크러버 사이 또는 스크러버 상단에 설치될 수도 있다. 또한, 복수의 플라즈마 반응기들이 공정 챔버, 진공 배관, 진공 펌프, 스크러버 사이에의 여러 위치에 설치될 수 있다. 즉, 플라즈마 반응기(100)는 플라즈마 반응을 이용하여 오염 물질을 분해하는 한 위치적인 제한은 없다.
이하, 설명의 편의를 위하여 플라즈마 반응기(100)가 공정 챔버(102)와 진공 펌프(104) 사이에 배치되는 것으로 가정하겠다.
공정 챔버(102)는 진공 상태에서 증착 공정, 식각 공정 또는 세정 공정 등을 수행할 수 있다. 다만, 공정에 따라 공정 챔버(102)에서 사용하는 가스 등이 달라지게 된다.
결과적으로, 공정에 따라 공정 챔버(102)로부터 전구체, 공정 가스, 세정 가스 또는 부산물을 포함하는 배기 가스가 제 1 진공 배관(110)을 통하여 플라즈마 반응기(100)로 입력된다. 즉, 오염 물질이 공정 챔버(102)로부터 플라즈마 반응기(100)로 입력된다.
이러한 오염 물질은 배관 내부 표면에 증착되어 배관 내부를 막을 수 있다. 또한, 오염 물질이 진공 펌프(104)로 입력될 경우 진공 펌프(104) 내부에서 온도 조건과 압력 조건이 급격이 변화할 수 있으며, 그 결과 상기 오염 물질이 상 변화를 일으켜 진공 펌프(104) 내부에서 고체화되거나 액체화될 수 있다. 이는 진공 펌프(104)의 고장을 야기시킬 수 있다. 특히, 상기 오염 물질이 대기 중으로 배출되면 큰 문제를 일으킨다.
따라서, 이러한 오염물질을 제거하기 위한 플라즈마 반응기(100)가 공정 챔버(102)와 진공 펌프(104) 사이에 설치될 수 있다.
플라즈마 반응기(100)는 상기 입력된 오염 물질을 분해하여 제거하는 역할을 수행한다. 구체적으로는, 플라즈마 반응기(100)는 전극을 이용하여 전기장을 발생시키되, 상기 전기장, 즉 전자 에너지에 의해 상기 오염 물질이 플라즈마 반응하여 분해될 수 있다.
여기서, 상기 전극이 파괴되면 플라즈마 반응기(100)에서 플라즈마 반응이 일어나지 않는다. 결과적으로, 공정 챔버(102)로부터 입력된 오염 물질이 진공 펌프(104)로 입력될 수 있다.
따라서, 본 발명의 플라즈마 반응기(100)는 하나의 전극이 아닌 복수의 전극들을 이용한다. 결과적으로, 일부 전극이 파괴되더라도 다른 전극이 정상적으로 동작하므로, 플라즈마 반응기(100)는 계속적으로 오염 물질을 분해하여 제거할 수 있다. 즉, 플라즈마 반응기(100)의 수명을 연장시키고 기능을 향상시킬 수 있다.
물론, 후술하는 바와 같이 플라즈마 반응기(100)는 가스 주입 구조에서 하나의 전극만을 포함할 수도 있다.
이하, 플라즈마 반응기(100)의 다양한 실시예들을 구체적으로 살펴보겠다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 플라즈마 반응기에서의 전기장의 흐름을 도시한 도면이며, 도 4는 도 2의 플라즈마 반응기에서의 오염 물질의 흐름을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 반응기(100)는 바디(200), 복수의 전극 어셈블리들(202a, 202b, 202c 및 202d), 입구부(210) 및 출구부(212)를 포함할 수 있다. 또한, 플라즈마 반응기(100)는 바디(200)를 관통하여 형성되는 접지(204)를 추가적으로 포함할 수 있다. 결과적으로, 접지(204)의 적어도 일부분은 바디(200)의 내측에 위치할 수 있다.
바디(200)는 하우징으로서, 내부를 통하여 오염 물질이 흐른다. 일 실시예에 따르면, 바디(200)는 접지로서 동작할 수 있다.
전극 어셈블리(202)는 바디(200)의 일부면 상에 형성되며, 바디(200) 위에 형성된 유전체(300) 및 유전체(300) 위에 형성된 전극(302)을 포함할 수 있다. 여기서, 전극(302)에는 양의 전압이 인가될 수 있다. 결과적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 전극(302)과 접지로서 동작하는 바디(200) 사이에 전기장이 형성되며, 이 전기장에 의해 플라즈마 반응이 일어나 오염 물질이 분해되어 제거될 수 있다.
구체적으로, 입구부(210)를 통하여 입력되는 오염 물질들이 도 4에 도시된 바와 같이 바디(200)와 접지(204) 사이의 공간을 통하여 흐르며, 이러한 오염 물질은 출구부(212)를 통하여 진공 펌프(104)로 흐를 수 있다.
이렇게 오염 물질이 바디(200)의 내측으로 흐르는 동안, 전극(302)에 양의 전압이 인가되면 전기장이 발생되어 플라즈마 반응이 일어나며, 플라즈마 반응에 의해 상기 오염 물질들이 분해되어 제거될 수 있다. 예를 들어, 가스가 이온화되고, 이온이 부산물과 반응하여 부산물이 분해될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 2개 이상의 전극 어셈블리들(202), 예를 들어 4개의 전극 어셈블리들(202a, 202b, 202c 및 202d)이 바디(200) 위에 상호 이격되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 바디(200)가 6각형 형상을 가질 수 있으며, 6면들 중 4개의 면들 위에 각기 전극 어셈블리(202a, 202b, 202c 또는 202d)가 형성될 수 있다. 구체적으로는, 제 1 전극 어셈블리(202a) 및 제 2 전극 어셈블리(202b)가 소정 간격 이격된 상태로 바디(200)의 면들 중 우측의 2개의 면에 각기 형성되고, 제 3 전극 어셈블리(202c) 및 제 4 전극 어셈블리(202d)가 소정 간격 이격된 상태로 바디(200)의 면들 중 좌측의 2개의 면에 각기 형성될 수 있다.
바디(200) 전체에 걸쳐서 하나의 전극만이 형성된다면, 유전체 또는 전극의 파손 등의 이유로 전극이 정상적으로 동작하지 못하는 경우 오염 물질이 바디(200)를 통하여 진공 펌프(104)로 흐를 수 있다. 따라서, 플라즈마 반응기의 동작을 즉시 중지시켜야 하며, 즉 상기 전극으로 인가되는 전원을 즉시 차단하여야 한다.
반면에, 바디(200)에 복수의 전극 어셈블리들(202)이 형성되면, 일부 전극 어셈블리(202)가 정상적으로 동작하지 못하더라도 다른 전극 어셈블리(202)가 정상적으로 동작하므로 오염 물질을 계속적으로 제거할 수 있다. 즉, 플라즈마 반응기(100)의 수명이 연장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 어셈블리들(202)에 각기 전원이 인가될 수 있다. 이 때, 전원들은 하나의 전원으로부터 분리된 서브 전원일 수 있다.
전극 어셈블리들(202) 중 일부 전극 어셈블리가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 정상적으로 동작하는 전극 어셈블리에 더 강한 전원이 인가되어 플라즈마 밀도가 높아질 수 있다. 이 때, 정상적으로 동작하지 않는 전극 어셈블리의 전극에는 전원 공급이 차단될 수 있다. 결과적으로, 일부 전극 어셈블리가 정상적으로 동작하지 않더라도 오염 물질 제거 효율은 모든 전극 어셈블리들이 정상적으로 동작할 때와 유사할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 바디(200)의 중앙 부분을 관통하여 접지(204)가 형성될 수 있으며, 그 결과 바디(200)의 내측에 접지(204)의 적어도 일부가 배열되게 된다. 이러한 접지(204)는 전극 간의 간섭을 최소화하여 플라즈마 반응을 안정화시키는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 접지(204)로 인하여 전극에 의한 전기장들 사이의 간섭이 최소화되어 플라즈마 반응이 안정화될 수 있다.
다만, 바디(200)가 접지로 동작하므로, 접지(204)는 생략될 수도 있다. 또는, 접지(204)가 존재하는 경우 바디(200)가 접지로 동작하지 않아도 된다. 다만, 오염 물질 분해 효율 등을 고려하면, 하나의 접지만 형성되는 것보다 바디(200)가 접지로 동작하고 접지(204)가 바디(200)의 내측에 형성되는 것이 유리하다.
일 실시예에 따르면, 접지(204)는 원통형으로 말아진 형태로 형성될 수 있으며, 그 결과 전극 어셈블리들(202a, 202b, 202c 및 202d)과 각기 마주볼 수 있다.
정리하면, 바디(200)의 표면 상에 상호 이격된 복수의 전극 어셈블리들(200)이 형성되며, 바디(200)의 내측에 추가적인 접지(204)가 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기롤 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 플라즈마 반응기에서의 플라즈마 방전 흐름을 도시한 도면이며, 도 7은 도 5의 플라즈마 반응기에서의 오염 물질의 흐름을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 반응기는 바디(500), 바디(500) 위에 형성되는 복수의 전극 어셈블리들(502a, 502b, 502c 및 502d), 입구 버퍼 챔버(510), 출구 버퍼 챔버(512) 및 접지(520)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 바디(500)는 사각형 형상을 가질 수 있으며, 면들 위에 각기 전극 어셈블리들(502)이 형성될 수 있다. 도 5에서는 4개의 전극 어셈블리들(502a, 502b, 502c 및 502d)이 형성되었으나, 2개 이상의 전극 어셈블리들이 상호 이격되어 형성되면 충분하다.
전극 어셈블리(502)는 바디(500)위에 형성되는 유전체(530) 및 유전체(530) 위에 형성되는 전극(532), 예를 들어 고전압 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극(532)에 양의 전압이 인가될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 바디(500)가 접지 기능을 하므로, 도 6에 도시된 바와 같이 전극들(532)로 양의 전압이 인가됨에 따라 전극들(532)과 바디(500) 사이에 전기장이 형성되며, 그 결과 플라즈마 반응이 일어난다. 결과적으로, 공정 챔버(102)로부터 입구를 통하여 입력된 오염 물질이 분해되어 제거될 수 있다. 예를 들어, 가스가 이온화되고, 이온이 부산물과 반응하여 부산물이 분해될 수 있다.
이 때, 입구 버퍼 챔버(510) 내부에 접지(520)가 형성되어 있지 않으면, 전기장이 입구 또는 배관 내부까지 영향을 주어 입구 또는 배관 내부에서 플라즈마 반응이 일어날 수 있다. 이 경우, 플라즈마의 밀도가 낮기 때문에 입구 또는 배관 내부에서 오염 물질이 완벽하게 처리되지 못하여 고형 물질이 생성될 수 있고, 이러한 고형 물질이 상기 입구 또는 배관을 막을 수 있다. 따라서, 본 발명의 플라즈마 반응기(100)는 입구 버퍼 챔버(510) 내부에 접지(520)를 형성하여 플라즈마를 도 6에 도시된 바와 같은 플라즈마 반응기(100)의 내부로 가둔다. 결과적으로, 상기 입구 또는 상기 배관이 막히는 현상을 방지될 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 공정 챔버(102)로부터 입력된 오염 물질이 플라즈마 반응기(100)로 흐를 때, 플라즈마 반응기(100) 내부에서 플라즈마 반응을 통하여 오염 물질을 분해하면서도 접지(520)를 이용하여 입구 또는 상기 입구와 연결된 배관의 막힘을 방지할 수 있다. 이 때, 접지(520)는 지지부(522)에 의해 지지될 수 있다.
한편, 출구 버퍼 챔버(512)의 내부에도 접지가 형성될 수도 있지만, 플라즈마 반응기(100)의 내부에서 충분히 오염 물질이 분해되어 제거되었으므로, 접지가 없더라도 출구가 막히는 현상이 발생되지 않을 수 있다. 따라서, 출구 버퍼 챔버(512)에 접지가 형성되는 필수적인 사항은 아니다.
일 실시예에 따르면, 바디(500) 위에 상호 분리된 복수의 전극 어셈블리들(502)이 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 2개 이상의 전극 어셈블리들(502), 예를 들어 4개의 전극 어셈블리들(502a, 502b, 502c 및 502d)이 바디(500) 위에 상호 이격되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 바디(500)가 사각형 형상을 가질 수 있으며, 면들 위에 각기 전극 어셈블리(502a, 502b, 502c 또는 502d)가 형성될 수 있다. 구체적으로는, 제 1 전극 어셈블리(502a), 제 2 전극 어셈블리(502b), 제 3 전극 어셈블리(502c) 및 제 4 전극 어셈블리(502d)가 소정 간격 이격된 상태로 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 어셈블리들(502)에 각기 전원이 인가될 수 있다. 이 때, 전원들은 하나의 전원으로부터 분리된 서브 전원일 수 있다.
전극 어셈블리들(502) 중 일부 전극 어셈블리가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 정상적으로 동작하는 전극 어셈블리에 더 강한 전원이 인가되어 플라즈마 밀도가 높아질 수 있다. 이 때, 정상적으로 동작하지 않는 전극 어셈블리의 전극에는 전원 공급이 차단될 수 있다. 결과적으로, 일부 전극 어셈블리가 정상적으로 동작하지 않더라도 오염 물질 제거 효율은 모든 전극 어셈블리들이 정상적으로 동작할 때와 유사할 수 있다.
정리하면, 바디(500) 상에 복수의 전극 어셈블리들(502)이 형성되고 버퍼 챔버(510) 내부에 접지(520)가 배열될 수 있다.
한편, 플라즈마를 가두는 기능을 접지(520)가 수행하였지만, 플라즈마를 플라즈마 반응기(100) 내부로 가두는 한 제한이 없다. 이러한 기능을 수행하는 부재는 차단부로 통칭될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기에서의 전기장의 흐름을 도시한 도면이며, 도 9는 도 8의 플라즈마 반응기에서의 오염 물질의 흐름을 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 반응기(100)는 바디(800), 복수의 전극 어셈블리들(802a, 802b, 802c 및 802d), 입구부(810), 출구부(812), 버퍼 챔버(820) 및 제 2 접지(822)를 포함할 수 있다. 또한, 플라즈마 반응기(100)는 바디(800)를 관통하여 형성되는 제 1 접지(804)를 추가적으로 포함할 수 있다.
바디(800)는 하우징으로서, 내부를 통하여 오염 물질이 흐른다. 일 실시예에 따르면, 바디(800)는 접지로서 동작할 수 있다.
전극 어셈블리(802)는 바디(800)의 일부면 상에 형성되며, 바디(800) 위에 형성된 유전체(830) 및 유전체(830) 위에 형성된 전극(832)을 포함할 수 있다. 여기서, 전극(832)에는 양의 전압이 인가될 수 있다. 결과적으로, 도 8에 도시된 바와 같이 전극(832)과 접지로서 동작하는 바디(800) 사이에 전기장이 형성되며, 이 전기장에 의해 플라즈마 반응이 일어나 오염 물질이 분해되어 제거될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 2개 이상의 전극 어셈블리들(802), 예를 들어 4개의 전극 어셈블리들(802a, 802b, 802c 및 802d)이 바디(800) 위에 상호 이격되어 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 바디(800)의 중앙 부분을 관통하여 제 1 접지(804)가 형성될 수 있으며, 그 결과 바디(800)의 내측에 제 1 접지(804)의 적어도 일부가 배열되게 된다. 이러한 제 1 접지(804)는 전극 간의 간섭을 최소화하여 플라즈마 반응을 안정화시키는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 제 1 접지(804)로 인하여 전극에 의한 전기장들 사이의 간섭이 최소화되어 플라즈마 반응이 안정화될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 접지(804)는 원통형으로 말아진 형태로 형성될 수 있으며, 그 결과 전극 어셈블리들(802a, 802b, 802c 및 802d)과 각기 마주볼 수 있다.
버퍼 챔버(820)는 입구부(810) 위에 형성되며, 그 내부에 제 2 접지(802)가 형성될 수 있다. 제 2 접지(820)는 플라즈마를 플라즈마 반응기(100) 내부로 가두는 역할을 수행한다.
정리하면, 바디(800)의 표면 상에 상호 이격된 복수의 전극 어셈블리들(800)이 형성되며, 바디(800)의 내측에 제 1 접지(804)가 형성되고, 버퍼 챔버(820) 내부에 제 2 접지(822)가 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 도시한 도면이고, 도 11은 가스의 주입을 도시한 도면이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 주입 구조를 도시한 도면이다. 도 13 및 도 14는 도 10의 "A"를 확대하여 도시한 도면들이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 반응기의 내부로 가스(1100)가 분사되어 주입될 수 있다. 이러한 가스 분사를 위한 구조가 도 12에 보여지며, 도 12에 보여지는 바와 같이 여러 군데에서 가스가 분사될 수 있다. .
상기 플라즈마 반응기의 외측면인 "A" 부분을 살펴보면, 상기 플라즈마 반응기는 접지(바디, 1200), 안전 커버(1202), 유전체(1204), 전극(1206), 절연체(1208), 절연 및 열 전도성 시트(1210) 및 가스 주입구(1212)를 포함할 수 있다.
유전체(1204)의 일부분은 접지(1200) 위에 형성되고, 나머지 부분은 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간에 노출된다.
전극(1206)은 유전체(1204) 위에 형성된다.
절연체(1208)는 전극(1204) 위에 형성되고, 절연 및 열 전도성 시트(1210)은 절연체(1208) 위에 형성된다.
안전 커버(1202)는 접지(1200), 유전체(1204)의 일부분 및 절연 및 열 전도성 시트(1210)를 덮으며, 유전체(1204)가 파손되었을 때 상기 플라즈마 반응기 내부의 진공 분위기가 파기되거나 내부의 오염 물질이 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
가스 주입구(1212)는 안전 커버(1202)를 관통하여 형성되며, 그 결과 가스가 가스 주입구(1212)를 통하여 안전 커버(1202)의 내측으로 흐른다. 이어서, 상기 가스는 접지(1200)와 유전체(1204) 사이의 공간을 통하여 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간으로 주입될 수 있다. 이 때, 접지(1200)와 유전체(1204) 사이 공간에 분사 노즐(1200)이 형성되어 있어서 분사 노즐(1200)을 통하여 상기 플라즈마 반응기의 내부로 가스가 분사될 수 있다.
한편, 가스가 가스 주입구(1212)를 통과한 후 접지(1200)와 유전체(1204) 사이의 공간을 통하여 상기 플라즈마 반응기의 내부로 주입되는 한, 가스를 주입하는 방법은 다양하게 변형될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 반응기 내부에 존재하는 도전 물질을 산화시켜 절연 물질로 변환하여 도전 물질을 제거하는 가스가 상기 플라즈마 반응기의 내부로 입력될 수 있다. 접지(1200)와 전극(1206)은 유전체(1204)에 의해 전기적으로 분리되어 있으나, 상기 플라즈마 반응기 내부의 도전 물질에 의해 접지(1200)와 전극(1206)이 전기적으로 연결되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 도전 물질을 절연 물질로 변환할 필요가 있다. 상기 플라즈마 반응기는 외부에서 가스(예를 들어, 반응 가스)를 내부로 유입시켜 도전 물질을 절연 물질로 변환시켜 접지(1200)와 전극(1206)이 연결되는 문제를 해결할 수 있다. 한편, 상기 도전 물질은 공정 챔버(102)로부터 유입된 물질일 수도 있고 플라즈마 반응에 의해 생성된 물질일 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 가스를 상기 플라즈마 반응기의 내부로 주입하면, 상기 플라즈마 반응기의 가스가 분사되는 주위의 부분 압력이 증가하며, 그 결과 상기 플라즈마 반응기의 내부 표면에 오염 물질이 증착되는 것을 방지할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 코팅되는 도전 물질이 절연 파괴 두께까지 도달하기 전에 상기 플라즈마 반응기의 내부 표면을 세정하도록, 세정 가스를 상기 플라즈마 반응기의 내부로 유입시킬 수 있다.
즉, 사용 목적에 따라 가스의 종류 및 효과가 달라질 수 있다.
한편, 가스가 접지(1200)와 유전체(1204) 사이의 공간을 통하여 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간으로 주입되는 것으로 언급하였으나, 상기 가스가 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간으로 주입되는 한 상기 가스의 주입 위치 및 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
도 13을 참조하여 다른 실시예를 살펴보면, 본 실시예의 플라즈마 반응기는 접지(1200), 안전 커버(1202), 유전체(1204), 전극(1206), 절연체(1208), 절연 및 열 전도성 시트(1210), 안전 커버(1202)의 내측면에 형성되며 제 1 링이 삽입되는 홈(1300) 및 안전 커버(1202)의 내측면에 형성되며 제 2 링이 삽입되는 홈(1302)을 포함할 수 있다.
제 1 링 및 제 2 링을 제외한 나머지 구성요소들은 도 11과 동일하므로, 이하 설명을 생략한다.
제 1 링은 상기 플라즈마 반응기의 내부로 유입된 가스가 전극 어셈블리 공간으로 유입되는 현상을 방지할 수 있다.
제 2 링은 유전체(1204)가 파손되었을 때 진공을 유지하기 위해 사용된다. 유전체(1204)가 파손되면, 상기 플라즈마 반응기 내부로 공기가 유입되어 진공이 파기될 수 있다. 따라서, 이러한 유전체(1204)가 파손되었을 때에도, 외부 공기가 상기 플라즈마 반응기 내부로 유입되지 못하도록 제 2 링을 바디 전체에 걸쳐서 설치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 링은 유전체(1204)와 안전 커버(1202)가 만나는 지점에 설치될 수 있다.
제 2 링의 또 다른 목적은 상기 플라즈마 반응기의 내부로 유입된 가스가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제 1 링과 상기 제 2 링이 가스가 전극 어셈블리 공간으로 유입되는 현상을 방지하고 진공 상태 파기를 방지하는 한, 상기 제 1 링과 상기 제 2 링의 위치, 개수, 사이즈 등은 특별히 제한되지 않는다.
도 14를 참조하여 다른 실시예를 살펴보면, 본 실시예의 플라즈마 반응기는 접지(1200), 안전 커버(1202), 유전체(1204) 및 전극(1206)을 가지는 적어도 하나의 전극 어셈블리, 절연 구간(1400), 전극 어셈블리를 밀폐하는 밀폐 공간(1402) 및 압력 센서(1410)를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 반응기의 전극 어셈블리는 밀폐되어 있으며, 압력 센서(1410)는 이렇게 밀폐된 플라즈마 반응기의 전극 어셈블리의 환경 조건을 모니터링할 수 있다.
예를 들어, 압력 센서(1410)는 압력 상한 범위를 설정하여 온도 환경을 모니터링할 수 있으며, 온도가 기준치 이상 올라가면 상기 전극 어셈블리의 전극으로 인가되는 전원을 중지시킬 수 있다. 온도가 기준치 이상으로 올라간다는 것은 전원 공급에 이상이 있을 가능성이 높기 때문이다.
다른 예로, 압력 센서(1410)는 압력 하한 범위를 설정하여 유전체(1204)의 파손 여부를 모니터링하고, 유전체(1204)가 파손되었다고 판단되면 상기 전극으로 인가되는 전원을 오프시킬 수 있다. 유전체(1204)가 파손되면 진공 분위기가 파기되기 때문이다.
즉, 상기 플라즈마 반응기는 압력 센서(1410)를 이용하여 상기 전극 어셈블리의 환경 조건(온도 및 유전체 파손 여부)을 모니터링할 수 있다. 한편, 압력 센서(1410)가 상기 전극 어셈블리의 환경 조건을 모니터링할 수 있는 한, 압력 센서(1410)의 위치 및 개수는 제한되지 않는다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 플라즈마 반응기 102 : 공정 챔버
104 : 진공 펌프 200 : 바디
202 : 전극 어셈블리 210 : 입구부
212 : 출구부 214 : 접지

Claims (8)

  1. 플라즈마 반응기에 있어서,
    접지로서 동작하는 바디;
    상기 바디 상에 적어도 일부분 배열된 유전체; 및
    상기 유전체 위에 배열된 전극을 포함하되,
    상기 바디와 상기 유전체 중 적어도 하나에 의해 형성되는 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간은 진공 분위기이고, 상기 진공 분위기에서 가스가 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간으로 주입되어 도전 물질을 절연 물질로 변화시키거나 상기 플라즈마 반응기의 내부 표면에 물질이 부착되는 것을 방지하거나 상기 내부 표면을 세정하며,
    상기 가스는 상기 바디와 상기 유전체 사이 공간으로 하여 상기 플라즈마 반응기의 내부 공간으로 주입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 바디, 상기 유전체 및 상기 전극을 덮는 안전 커버를 더 포함하되,
    상기 가스는 상기 안전 커버를 관통한 공간으로 입력된 후 상기 바디와 상기 유전체 사이 공간으로 하여 상기 내부 공간으로 주입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 바디와 상기 유전체 사이 공간에 상기 가스를 상기 내부 공간으로 분사시키는 노즐이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스를 주입하는 목적에 따라 상기 가스의 종류가 달라지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바디, 상기 유전체 및 상기 전극을 덮는 안전 커버를 더 포함하되,
    상기 안전 커버의 내측 면에 서로 분리된 제 1 홈 및 제 2 홈이 형성되고, 상기 제 1 홈으로 제 1 링이 삽입되며, 상기 제 2 홈으로 제 2 링이 삽입되고,
    상기 제 1 링은 상기 주입된 가스가 상기 플라즈마 반응기의 전극 어셈블리 내부로 유입되는 것을 방지하며, 상기 제 2 링은 상기 유전체가 파손되었을 때 상기 진공 분위기가 파기되는 것을 방지하면서 상기 주입된 가스가 상기 플라즈마 반응기의 외부로 유출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.









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