KR20160049220A - 화이어 챔버, 플라즈마 발생기, 플라즈마 발생 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 화이어 챔버는 플라즈마 점화 영역을 갖는 중공의 화이어 챔버 바디, 상기 플라즈마 점화 영역과 플라즈마 챔버의 플라즈마 방전 채널과 연결되는 가스 유동 채널, 및 상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마를 점화시키는 점화 플라즈마 소스를 포함하고, 상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마가 점화된 후 상기 플라즈마 점화 영역으로부터 상기 가스 유동 채널을 통하여 플라즈마 가스가 상기 플라즈마 방전 채널로 공급되어 상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생된다. 화이어 챔버의 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마가 점화된 후 플라즈마 점화 영역으로부터 가스 유동 채널을 통하여 플라즈마 가스가 플라즈마 방전 채널로 공급되어 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생된다. 그럼으로 플라즈마 방전 채널에서 초기 플라즈마 점화가 이루어지지 않기 때문에 초기 점화시 발생될 수 있는 아크성 방전에 의해서 플라즈마 챔버 바디의 내측이 손상되는 것에 의한 파티클 발생이 저감된다.
Description
본 발명은 플라즈마 발생기와 플라즈마 발생 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마 발생을 위한 화이어 챔버와 이를 구비한 플라즈마 발생기 및 플라즈마 발생 방법에 관한 것이다.
플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정, 에싱 등 다양하게 사용되고 있다.
최근, 반도체 장치의 제조를 위한 웨이퍼나 LCD 글라스 기판은 더욱 대형화 되어 가고 있다. 그럼으로 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고, 대면적의 처리 능력을 갖는 확장성이 용이한 플라즈마 소스가 요구되고 있다. 플라즈마를 이용한 반도체 제조 공정에서 원격 플라즈마의 사용은 매우 유용한 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 공정 챔버의 세정이나 포토레지스트 스트립을 위한 에싱 공정에서 유용하게 사용되고 있다. 그런데 피처리 기판의 대형화에 따라 공정 챔버의 볼륨도 증가되고 있어서 고밀도의 활성 가스를 충분히 원격으로 공급할 수 있는 플라즈마 소스가 요구되고 있다.
원격 플라즈마 발생기(remote plasma generator)는 플라즈마 발생 방식에 따라 다양한 플라즈마 소스가 사용되고 있다. 예를 들어, 유도 결합 플라즈마 소스(inductively coupled plasma source), 용량 결합 플라즈마 소스(capacitively coupled plasma source), 마이크로웨이브 플라즈마 소스(microwave plasma source) 등이 원격 플라즈마 발생기에 사용되고 있다. 유도 결합 플라즈마 소스의 경우 특히 변압기를 채용한 방식을 변압기 결합 플라즈마 소스(transformer coupled plasma)라 한다. 변압기 결합 플라즈마 소스(transformer coupled plasma source)를 사용한 원격 플라즈마 발생기는 토로이달 구조의 챔버 몸체에 일차 권선 코일을 갖는 마그네틱 코어가 장착된 구조를 갖는다.
한편, 원격 플라즈마 발생기에서 초기 점화 성능은 매우 중요한 요소이다. 초기 점화의 실패나 지연은 원격 플라즈마 발생기가 장착되는 공정 챔버에서 해당 공정을 진행에 할 수 없게 한다. 그럼으로 원격 플라즈마 발생기에서 초기 점화 기술에 대한 연구 개발 노력이 지속적으로 이루어지고 있다. 그러나 다양한 공정 조건 예를 들어 가스 유량, 가스 유속, 공정 가스의 종류, 및 플라즈마 발생 용량 등의 다양한 조건에서 높은 초기 점화 능력을 갖는 원격 플라즈마 발생기가 제공되고 있지 못한 실정이다. 또한 지금까지의 원격 플라즈마 발생기의 점화 기술은 원격 플라즈마 발생기의 플라즈마 챔버 몸체의 내부에 형성되는 플라즈마 채널에 직접적으로 용량 결합되는 전극에 의해 초기 점화를 위한 아크성 방전이 이루어지도록 되어 있다. 이는 플라즈마 챔버 몸체의 내부가 손상될 수 있는 문제점을 제공할 수 밖에 없다. 또한 내부 손상에 따른 파티클 발생의 원인이 되기도 한다.
본 발명의 목적은 플라즈마 발생기의 플라즈마 챔버에 형성되는 플라즈마 방전 채널에서 직접적으로 플라즈마 점화를 하지 않아서 플라즈마 점화 단계에서 발생될 수 있는 아크성 방전에 의한 내부 파티클 발생을 저감할 수 있도록 플라즈마 방전 채널의 외부에서 플라즈마 점화를 독립적으로 할 수 있는 화이어 챔버와 이를 구비한 플라즈마 발생기 그리고 이를 이용한 플라즈마 발생 방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 화이어 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 화이어 챔버는: 플라즈마 점화 영역을 갖는 중공의 화이어 챔버 바디; 상기 플라즈마 점화 영역과 플라즈마 챔버의 플라즈마 방전 채널과 연결되는 가스 유동 채널; 및 상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마를 점화시키는 점화 플라즈마 소스를 포함하고, 상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마가 점화된 후 상기 플라즈마 점화 영역으로부터 상기 가스 유동 채널을 통하여 플라즈마 가스가 상기 플라즈마 방전 채널로 공급되어 상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생된다.
일 실시예에 있어서, 상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 용량 결합된 플라즈마 방전을 유도하는 용량 결합 전극을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 화이어 챔버 바디는 개구부와 상기 개구부에 설치되는 절연 윈도우를 포함하며, 상기 용량 결합 전극은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 절연 윈도우 위에 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 유도 결합된 플라즈마 방전을 유도하는 유도 안테나 코일을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 화이어 챔버는 유전체 윈도우를 포함하며, 상기 유도 안테나 코일은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 절연 윈도우 위에 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 광을 조사하여 플라즈마를 점화시키는 광원을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 화이어 챔버는 광 투과성 윈도우를 포함하며, 상기 광원은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 광 투과성 윈도우 위에 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 화이어 챔버는 가스를 공급 받는 가스 입구를 포함하고, 상기 가스 입구를 통하여 상기 플라즈마 점화 영역으로 유입된 가스는 상기 가스 유통 채널을 통하여 상기 플라즈마 방전 채널로 공급된다.
일 실시예에 있어서, 상기 화이어 챔버는 상기 가스 유동 채널을 통하여 상기 플라즈마 방전 채널로 유입된 가스를 제공받는다.
본 발명의 다른 일면은 플라즈마 발생기에 관한 것이다. 본 발명의 다른 일면에 따른 플라즈마 발생기는: 플라즈마 방전 채널을 갖는 중공의 플라즈마 챔버; 상기 플라즈마 방전 채널에 플라즈마를 발생하기 위한 메인 플라즈마 소스; 및 플라즈마 점화 영역을 갖는 중공의 화이어 챔버 바디, 상기 플라즈마 점화 영역과 상기 플라즈마 방전 채널과 연결되는 가스 유동 채널, 및 상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마를 점화시키는 점화 플라즈마 소스를 포함하는 화이어 챔버;를 포함하고, 상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마 점화된 후 상기 플라즈마 점화 영역으로부터 상기 가스 유동 채널을 통하여 플라즈마 가스가 상기 플라즈마 방전 채널로 공급되어 상기 플라즈마 방전 채널에서 플라즈마가 발생된다.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 플라즈마 소스는 변압기 결합 플라즈마 소스이다.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마 소스이다.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 플라즈마 소스는 용량 결합 플라즈마 소스이다.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 플라즈마 소스는 마이크로웨이브 플라즈마 소스이다.
본 발명의 또 다른 일면은 플라즈마 발생 방법이다. 본 발명의 또 다른 일면에 따른 플라즈마 발생 방법은: 화이어 챔버에서 플라즈마 점화가 이루어지는 단계; 화이어 챔버와 플라즈마 챔버 사이에 연결된 가스 유동로를 통하여 플라즈마 가스가 유동되는 단계; 및 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생되는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생되면, 상기 화이어 챔버를 위한 점화 플라즈마 소스는 오프된다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생된 후 유지되는 구간에서 상기 화이어 챔버를 위한 점화 플라즈마 소스는 온 상태를 유지한다.
본 발명의 화이어 챔버와 플라즈마 발생기에 의하면 화이어 챔버의 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마가 점화된 후 플라즈마 점화 영역으로부터 가스 유동 채널을 통하여 플라즈마 가스가 플라즈마 방전 채널로 공급되어 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생된다. 그럼으로 플라즈마 방전 채널에서 초기 플라즈마 점화가 이루어지지 않기 때문에 초기 점화시 발생될 수 있는 아크성 방전에 의해서 플라즈마 챔버 바디의 내측이 손상되는 것에 의한 파티클 발생이 저감된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 시스템의 전반적인 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2는 플라즈마 챔버의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 3과 도 4는 화이어 챔버의 구조를 보여주는 분해 사시도와 단면도이다.
도 5는 화이어 챔버의 전극 장착 구조의 변형 예를 보여주는 부분 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 화이어 챔버의 가스 유동 홀의 변형들을 보여주는 도면이다.
도 9는 두 개의 용량 결합 전극이 설치된 화이어 챔버의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 10 내지 도 12는 화이어 챔버의 변형들을 보여주는 도면이다.
도 13 내지 도 15는 화이어 챔버와 플라즈마 발생기의 가스 공급 경로의 구성 예들을 보여주는 도면이다.
도 17 내지 도 21은 본 발명의 플라즈마 발생기에 채용 가능한 플라즈마 발생기들을 보여주는 도면이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 발생 방법을 예시하는 순서도이다.
도 2는 플라즈마 챔버의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 3과 도 4는 화이어 챔버의 구조를 보여주는 분해 사시도와 단면도이다.
도 5는 화이어 챔버의 전극 장착 구조의 변형 예를 보여주는 부분 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 화이어 챔버의 가스 유동 홀의 변형들을 보여주는 도면이다.
도 9는 두 개의 용량 결합 전극이 설치된 화이어 챔버의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 10 내지 도 12는 화이어 챔버의 변형들을 보여주는 도면이다.
도 13 내지 도 15는 화이어 챔버와 플라즈마 발생기의 가스 공급 경로의 구성 예들을 보여주는 도면이다.
도 17 내지 도 21은 본 발명의 플라즈마 발생기에 채용 가능한 플라즈마 발생기들을 보여주는 도면이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 발생 방법을 예시하는 순서도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 시스템의 전반적인 구성을 보여주는 개략도이고 도 2는 플라즈마 챔버의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 시스템은 공정 챔버(10)와 플라즈마 발생기(20) 그리고 화이어 챔버(30)를 포함한다. 화이어 챔버(30)에서 초기 플라즈마 점화가 이루어진다. 이어 화이어 챔버(30)의 내부에서 발생된 플라즈마 가스는 가스 유동 채널(40)을 통하여 플라즈마 발생기(20)로 공급됨으로서 플라즈마 발생기(20)에서 플라즈마가 발생된다. 플라즈마 발생기(20)에서 발생된 플라즈마 가스는 어댑터(42)를 통하여 공정 챔버(10)로 원격 공급된다.
도 2를 참조하여, 플라즈마 발생기(20)는 환형의 플라즈마 방전 채널(22)을 갖는 플라즈마 챔버(21)와 변압기(23)가 결합된 변압기 결합 플라즈마 소스(a transformer coupled plasma source) 구조를 갖는다. 이 실시예에서 플라즈마 발생기(20)에 장착되는 메인 플라즈마 소스는 변압기 결합 플라즈마 소스를 예시하지만 후술되는 바와 같이 다양한 형태의 플라즈마 소스가 채용될 수 있다.
플라즈마 챔버(21)는 환형의 방전 채널(22)을 형성하는 플라즈마 챔버 바디(24)를 갖는다. 플라즈마 챔버 바디(24)는 전도체 물질로 구성되는 경우 하나 이상의 절연 갭(26)을 포함한다. 예를 들어, 네 개의 중공형 방전 튜브가 환형 구조로 결합되는 경우 네 개의 절연 갭(26)이 구비될 수 있다. 플라즈마 챔버 바디(24)가 비전도체 물질로 구성되는 경우에는 절연 갭(26)을 구비하지 않는다. 변압기(23)를 구성하는 하나 이상의 마그네틱 코어(25)는 환형의 플라즈마 챔버 바디(24)에 쇄교되도록 장착된다. 마그네틱 코어(25)에는 일차 권선 코일(미도시)이 권선된다. 플라즈마 방전 채널(22)에 발생되는 플라즈마는 변압기(23)의 이차측을 형성한다. 플라즈마 챔버 바디(24)에는 가스 출구(27)와 가스 유동 홀(28)이 구비된다.
도 3과 도 4는 화이어 챔버의 구조를 보여주는 분해 사시도와 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 화이어 챔버(30)는 플라즈마 점화 영역(31)을 갖는 중공의 화이어 챔버 바디(32)를 구비한다. 화이어 챔버 바디(32)는 상판(32a)과 하부 본체(32b)가 오-링(미도시)를 사이에 두고 조립된다. 하부 본체(32b)에는 플라즈마 점화 영역(31)과 플라즈마 챔버(21)의 플라즈마 방전 채널(22)과 연결되는 가스 유동 채널(40)을 구성하도록 가스 유동 홀(33)이 형성된다. 상판(32a)에는 개구부(34)가 구성되며 절연 윈도우(35)가 오-링(37)을 사이에 두고 개구부(34)에 설치된다. 플라즈마 점화 영역(31)의 외부에서 절연 윈도우(35) 위에 용량 결합 전극(36)이 설치된다. 용량 결합 전극(36)은 플라즈마 점화 영역(31)에서 플라즈마를 점화시키는 점화 플라즈마 소스로 기능한다. 플라즈마 챔버(21)의 가스 유동 홀(28)과 화이어 챔버(30)의 가스 유동 홀(33)은 플라즈마 점화 영역(31)과 플라즈마 방전 채널을 연결하는 가스 유동 채널(40)을 구성한다.
이상과 같은 플라즈마 처리 시스템은 화이어 챔버(30)의 플라즈마 점화 영역(31)에서 플라즈마가 점화된 후 플라즈마 점화 영역(31)으로부터 가스 유동 채널(40)을 통하여 플라즈마 가스가 플라즈마 방전 채널(22)로 공급되어 플라즈마 챔버(21)에서 플라즈마가 발생된다. 플라즈마 방전 채널(22)에서 초기 플라즈마 점화가 이루어지지 않기 때문에 초기 점화시 발생될 수 있는 아크성 방전에 의해서 플라즈마 챔버 바디(24)의 내측의 손상에 의한 파티클 발생이 저감된다.
화이어 챔버 바디(32)는 전도성 물질로 구성되며 용량 결합 전극(36)과 절연 윈도우(35)를 사이에 두고 용량적으로 결합된다. 이때, 화이어 챔버(30)의 외부에서 아크성 방전이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 개구부(33)를 막도록 절연 윈도우(35)가 설치되고 그 가장자리에 오-링(37)과 절연성 보호 링(38)이 구성된다. 그리고 그 위에 용량 결합 전극(36)을 설치한다. 또는 도면에는 도시되지 않았으나 용량 결합 전극(36)을 전체적으로 감싸도록 절연 커버를 설치할 수도 있다.
도 6 내지 도 8은 화이어 챔버의 가스 유동 홀의 변형들을 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 가스 유동 채널(40)을 구성하는 화이어 챔버 바디(32)의 가스 유동 홀(33)은 다공 홀 구조를 가질 수 있다. 가스 유동 홀(33)의 다공 홀은 플라즈마 방전 채널(22)에 수직하거나 방사형으로 병렬로 배열될 수 있다. 또한 플라즈마 방전 채널(22)과 화이어 챔버(30)의 개구부(34)가 마주 대하거나 또는 비껴 대하도록 할 수 있다.
도 9는 두 개의 용량 결합 전극이 설치된 화이어 챔버의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하여, 변형예에 따른 화이어 챔버(30)는 두 개의 용량 결합 전극(36)이 마주 대향되도록 설치될 수 있다. 이때, 두 개의 용량 결합 전극(36)에는 각각 동 위상의 교류 전력이 공급되거나 또는 서로 다른 위상의 교류 전력이 공급될 수 있다.
도 10 내지 도 12는 화이어 챔버의 변형들을 보여주는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하여, 화이어 챔버(30)에 구비되는 점화 플라즈마 소스는 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 유도 안테나 코일(39)이 나선형으로 화이어 챔버 바디(32)에 장착될 수 있다. 또는 화이어 챔버 바디(32)의 일측에 평판 나선형으로 장착될 수 있다. 이와 같이 점화 플라즈마 소스가 유도 결합 플라즈마 소스로 구성되는 경우에는 화이어 챔버 바디(32)에 유전체 윈도우(미도시)가 설치된다. 또는 화이어 챔버 바디(32)를 전체적으로 유전체 물질로 구성할 수도 있다.
도 12를 참조하여, 화이어 챔버(30)의 점화 플라즈마 소스는 광에 의해 점화되는 구조 일 수 있다. 이 경우, 화이어 챔버(30)에는 광 투과성 윈도우(46)가 구비되며 그 위에서 화이어 챔버(30)의 플라즈마 점화 영역(31)으로 광을 조사하는 광원(47)이 구비된다.
도 13 내지 도 15는 화이어 챔버와 플라즈마 발생기의 가스 공급 경로의 구성 예들을 보여주는 도면이다.
도 13을 참조하여, 가스 공급원(미도시)에서 공급되는 공정 가스는 가스 밸브(44)가 설치된 제1 가스 공급 채널(43)을 통하여 플라즈마 발생기(20)로 공급되고 가스 유동 채널(30)을 통하여 화이어 챔버(30)로 그 일부가 공급될 수 있다. 이 경우, 도 14에 도시된 바와 같이, 가스 유동 채널(40)에 가스 밸브(45)가 부가될 수 있다. 가스 밸브(45)는 플라즈마 점화 동작 구간에서 열리고, 플라즈마 점화가 완료되면 닫히도록 동작할 수 있다.
도 15를 참조하여, 가스 공급원(미도시)에서 공급되는 공정 가스는 가스 밸브(44)가 설치된 제1 가스 공급 채널(43)을 통하여 화이어 챔버(30)로 공급될 수 있다. 화이어 챔버(30)로 공급된 가스는 다시 가스 유동 채널(40)을 통하여 플라즈마 발생기(20)로 공급된다.
도 16을 참조하여, 가스 공급원(미도시)에서 공급되는 공정 가스는 가스 밸브(44)가 설치된 제1 가스 공급 채널(43)을 통하여 화이어 챔버(30)로 공급되고 이와 더불어 가스 밸브(49)가 설치된 제2 가스 공급 채널(45)을 통하여 플라즈마 발생기(20)로도 공급되도록 한다. 이 경우에는 플라즈마 점화 동작 구간에서는 화이어 챔버(30)와 플라즈마 챔버(20)로 각각 동시에 공정 가스가 공급되고, 플라즈마가 점화된 이후에는 플라즈마 발생기로만 공정 가스가 공급도록 가스 밸브(43, 49)가 스위칭 동작할 수 있다.
도 17 내지 도 21은 본 발명의 플라즈마 발생기에 채용 가능한 플라즈마 발생기들을 보여주는 도면이다.
도 17을 참조하여, 플라즈마 발생기(20)는 메인 플라즈마 소스로서 플라즈마 챔버(22)에 변압기(23)가 결합된 변압기 결합 플라즈마 소스를 채용할 수 있다. 변압기(23)의 일차 권선 코일(29)은 교류 스위칭 전원(50)에 연결되어 플라즈마 발생을 위한 교류 전력을 공급 받는다. 점화 제어기(52)는 화이어 챔버(30)에 구비되는 점화 플라즈마 소스로 점화 전력을 공급한다. 점화 제어기(52)에서 공급되는 전력은 교류 스위칭 전원(50)으로부터 공급 받거나 또는 별도의 전력 공급원을 구비할 수도 있다.
도 18을 참조하여, 플라즈마 발생기(20)는 메인 플라즈마 소스로서 공정 챔버(10)에 얀단이 연결된 플라즈마 챔버(22)에 변압기(23)가 결합된 변압기 결합 플라즈마 소스를 채용할 수 있다.
도 19 및 도 20을 참조하여, 플라즈마 발생기(20)는 메인 플라즈마 소스로서 플라즈마 챔버(22)에 유도 안테나 코일(29)이 장착된 유도 결합 플라즈마 소스를 채용 할 수 있다. 이 경우에 플라즈마 챔버(22)는 유전체 윈도우(미도시)를 포함한다. 또는 플라즈마 챔버(22)를 유전체 물질로 구성할 수 있다.
도 21을 참조하여, 플라즈마 발생기(20)는 메인 플라즈마 소스로서 마이크로웨이브 발생기(60)를 구비한 마이크로웨이브 플라즈마 소스를 채용할 수 있다. 이 경우 플라즈마 챔버(21)는 도파관으로 구성될 수 있다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 플라즈마 발생 방법을 예시하는 순서도이다.
도 22를 참조하여, 본 발명의 화이어 챔버(30)와 플라즈마 발생기(20)를 이용하여 플라즈마를 발생하는 과정은 제어부(미도시)에 의해서 제어가 이루어진다. 단계 S10에서 화이어 챔버(30)에서 플라즈마 점화를 위한 점화 제어기(52)가 구동된다. 단계 S12에서 화이어 챔버(30) 내에서 플라즈마 점화가 되었는가를 판단한다. 화이어 챔버 챔버(30)에서 플라즈마 점화가 이루어지면 단계 S14에서 화이어 챔버(30)에서 플라즈마 점화를 유지한다. 계속해서, 단계 S16에서 플라즈마 발생기(20)에서 플라즈마가 점화되어 발생되는가를 판단한다. 플라즈마 발생기(20)에서 플라즈마가 발생되면, 단계 S18에서 화이어 챔버에서 플라즈마 점화를 오프한다.
다른 예로서, 플라즈마 발생기(20)에서 플라즈마 발생된 이후에도 도 23에 도시된 바와 같이 화이어 챔버(30)의 플라즈마 점화를 유지할 수도 있다. 즉, 플라즈마 챔버(21)에서 플라즈마가 발생된 후 유지되는 구간에서 화이어 챔버(30)를 위한 점화 플라즈마 소스는 온 상태를 유지하는 구간이 존재할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 화이어 챔버, 플라즈마 발생기, 플라즈마 발생 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 공정 챔버
20: 플라즈마 발생기
21: 플라즈마 챔버 22: 플라즈마 방전 채널
23: 변압기 24: 플라즈마 챔버 바디
25: 마그네틱 코어 26: 절연 갭
27: 가스 출구 28: 가스 유동 홀
29: 일차 권선 코일 30: 화이어 챔버
31: 플라즈마 점화 영역 32: 화이어 챔버 바디
33: 가스 유동 홀 34: 개구부
35: 절연 윈도우 36: 용량 결합 전극
37: 오-링 38: 보호 링
39: 유도 안테나 코일 40: 가스 유동 채널
42: 어댑터 43: 제1 가스 공급 채널
44, 45, 49: 가스 밸브 46: 광 투과 윈도우
47: 광원 48: 제2 가스 공급 채널
50: 교류 스위칭 전원 52: 점화 제어기
54: 유도 안테나 코일 60: 마이크로웨이브 발생기
21: 플라즈마 챔버 22: 플라즈마 방전 채널
23: 변압기 24: 플라즈마 챔버 바디
25: 마그네틱 코어 26: 절연 갭
27: 가스 출구 28: 가스 유동 홀
29: 일차 권선 코일 30: 화이어 챔버
31: 플라즈마 점화 영역 32: 화이어 챔버 바디
33: 가스 유동 홀 34: 개구부
35: 절연 윈도우 36: 용량 결합 전극
37: 오-링 38: 보호 링
39: 유도 안테나 코일 40: 가스 유동 채널
42: 어댑터 43: 제1 가스 공급 채널
44, 45, 49: 가스 밸브 46: 광 투과 윈도우
47: 광원 48: 제2 가스 공급 채널
50: 교류 스위칭 전원 52: 점화 제어기
54: 유도 안테나 코일 60: 마이크로웨이브 발생기
Claims (17)
- 플라즈마 점화 영역을 갖는 중공의 화이어 챔버 바디;
상기 플라즈마 점화 영역과 플라즈마 챔버의 플라즈마 방전 채널과 연결되는 가스 유동 채널; 및
상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마를 점화시키는 점화 플라즈마 소스를 포함하고,
상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마가 점화된 후 상기 플라즈마 점화 영역으로부터 상기 가스 유동 채널을 통하여 플라즈마 가스가 상기 플라즈마 방전 채널로 공급되어 상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생되는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 용량 결합된 플라즈마 방전을 유도하는 용량 결합 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버. - 제2항에 있어서,
상기 화이어 챔버 바디는 개구부와 상기 개구부에 설치되는 절연 윈도우를 포함하며,
상기 용량 결합 전극은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 절연 윈도우 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 유도 결합된 플라즈마 방전을 유도하는 유도 안테나 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버. - 제4항에 있어서,
상기 화이어 챔버는 유전체 윈도우를 포함하며,
상기 유도 안테나 코일은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 절연 윈도우 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 광을 조사하여 플라즈마를 점화시키는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버. - 제6항에 있어서,
상기 화이어 챔버는 광 투과성 윈도우를 포함하며,
상기 광원은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 광 투과성 윈도우 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 화이어 챔버는 가스를 공급 받는 가스 입구를 포함하고,
상기 가스 입구를 통하여 상기 플라즈마 점화 영역으로 유입된 가스는 상기 가스 유통 채널을 통하여 상기 플라즈마 방전 채널로 공급되는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 화이어 챔버는 상기 가스 유동 채널을 통하여 상기 플라즈마 방전 채널로 유입된 가스를 제공받는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버. - 플라즈마 방전 채널을 갖는 중공의 플라즈마 챔버;
상기 플라즈마 방전 채널에 플라즈마를 발생하기 위한 메인 플라즈마 소스; 및
플라즈마 점화 영역을 갖는 중공의 화이어 챔버 바디, 상기 플라즈마 점화 영역과 상기 플라즈마 방전 채널과 연결되는 가스 유동 채널, 및 상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마를 점화시키는 점화 플라즈마 소스를 포함하는 화이어 챔버;를 포함하고,
상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마 점화된 후 상기 플라즈마 점화 영역으로부터 상기 가스 유동 채널을 통하여 플라즈마 가스가 상기 플라즈마 방전 채널로 공급되어 상기 플라즈마 방전 채널에서 플라즈마가 발생되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생기. - 제10항에 있어서,
상기 메인 플라즈마 소스는 변압기 결합 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생기. - 제10항에 있어서,
상기 메인 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생기. - 제10항에 있어서,
상기 메인 플라즈마 소스는 용량 결합 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생기. - 제10항에 있어서,
상기 메인 플라즈마 소스는 마이크로웨이브 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생기. - 화이어 챔버에서 플라즈마 점화가 이루어지는 단계;
화이어 챔버와 플라즈마 챔버 사이에 연결된 가스 유동로를 통하여 플라즈마 가스가 유동되는 단계; 및
플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 방법. - 제15항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생되면, 상기 화이어 챔버를 위한 점화 플라즈마 소스는 오프되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 방법. - 제15항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생된 후 유지되는 구간에서 상기 화이어 챔버를 위한 점화 플라즈마 소스는 온 상태를 유지하는 구간이 존재하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200311 Year of fee payment: 4 |