KR20180104348A

KR20180104348A - Plasma chamber having hybrid plasma source

Info

Publication number: KR20180104348A
Application number: KR1020170030948A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: (주) 엔피홀딩스
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2018-09-21
Also published as: KR101916925B1

Abstract

The present invention relates to a plasma chamber having a hybrid plasma source. The plasma chamber having a hybrid plasma source of the present invention comprises: a chamber body having a gas inlet through which gas is injected and a gas outlet through which gas is discharged, and including a plasma discharge channel in a toroidal shape therein; a first electrode block having one insulation section and configured to surround one side of the chamber body along the plasma discharge channel; a second electrode block having one insulation section and configured to surround the other side of the chamber body to face the first electrode block along the plasma discharge channel; an insulation wing unit provided between the first electrode block and the second electrode block; a cooling channel formed in the first and second electrode blocks, and circulating cooling water; and a ferrite core installed in the chamber body to interlink the plasma discharge channel, wherein the chamber body is located on the inside of the first and second electrode blocks, and the first and second electrode blocks are driven by being supplied with power to complexly form capacitively coupled plasma and inductively coupled plasma into the plasma discharge channel.

Description

PLASMA CHAMBER HAVING HYBRID PLASMA SOURCE WITH COMPOSITE PLASMA SOURCE [0002]

본 발명은 복합 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 챔버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방전된 플라즈마에 의해 활성화된 가스를 배출하기 위한 복합 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 챔버에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma chamber having a composite plasma source, and more particularly to a plasma chamber having a composite plasma source for discharging a gas activated by a discharged plasma.

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

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

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

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

토로이달 플라즈마 챔버의 가스 입구를 통해 공급되는 가스는 챔버 내부의 토로이달 플라즈마 채널을 따라 이동하며 플라즈마와 반응함으로써 활성화된 가스를 생성한다. 주입된 가스는 모두 플라즈마와 반응하여 활성화된 가스로 배출되는 것이 바람직하나, 주입되는 가스의 압력으로 인해 플라즈마 챔버의 한쪽으로 가스가 몰리는 현상이 발생할 수 있다. 그러면 챔버 내부에 분포되는 가스가 균일하지 못하게 되므로 플라즈마와 반응하지 않고 배출되는 가스가 존재하게 된다. 플라즈마와 반응하지 않고 배출된 가스는 웨이퍼 처리 공정 또는 세정공정 등에 영향을 미치게 된다. 반응되지 않은 상태로 공급된 가스는 그대로 배기되기 때문에 불필요한 가스 공급으로 인한 비용증가를 야기할 수 있다. 그러므로 챔버로 공급된 가스가 플라즈마와 반응하여 활성화된 가스로써 배출되는 비율을 높이기 위한 노력이 요구된다. The gas supplied through the gas inlet of the toroidal plasma chamber travels along the toroidal plasma channel within the chamber and reacts with the plasma to produce an activated gas. It is preferable that all of the injected gas react with the plasma to be discharged into the activated gas, but the gas may be attracted to one side of the plasma chamber due to the pressure of the injected gas. Then, the gas distributed inside the chamber becomes uneven, so that the gas discharged does not react with the plasma. The gas discharged without reacting with the plasma affects the wafer treatment process or the cleaning process. The gas supplied in an unreacted state is discharged as it is, which may cause an increase in cost due to unnecessary gas supply. Therefore, efforts are needed to increase the rate at which the gas supplied to the chamber reacts with the plasma and is discharged as the activated gas.

본 발명의 목적은 챔버몸체를 전체적으로 감싸도록 설치되는 제1, 2 전극블럭에 의해 챔버몸체 내에서 용량 결합된 플라즈마와 유도 결합된 플라즈마가 복합적으로 발생하여 활성화된 가스로의 분해 효율을 향상시킬 수 있는 복합 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 챔버를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of improving efficiency of decomposition into an activated gas by a combination of plasma generated by capacitively coupled plasma in a chamber body by first and second electrode blocks installed to entirely enclose a chamber body, It is an object to provide a plasma chamber having a composite plasma source.

본 발명은 복합 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 복합 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 챔버는 가스가 주입되는 가스인렛 및 가스가 배출되는 가스아웃렛을 갖고 내부에 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널을 포함하는 챔버몸체; 하나의 절연구간을 가지며, 상기 플라즈마 방전 채널을 따라 상기 챔버몸체의 일측을 감싸도록 구비되는 제1 전극블럭; 하나의 절연구간을 가지며, 상기 플라즈마 방전 채널을 따라 상기 제1 전극블럭과 마주하게 상기 챔버몸체의 타측을 감싸도록 구비되는 제2 전극블럭; 상기 제1 전극블럭과 상기 제2 전극블럭 사이에 구비되는 절연 날개부; 상기 제1 및 2 전극블럭 내에 형성되며 냉각수가 순환되는 냉각채널; 및 상기 플라즈마 방전 채널을 쇄교하도록 상기 챔버몸체에 설치되는 페라이트 코어를 포함하며, 상기 챔버몸체는, 상기 제1 및 제2 전극블럭 내부에 위치하고, 상기 제1 및 제2 전극블럭은, 전력을 공급받아 구동되어 상기 플라즈마 방전 채널 내로 용량 결합 플라즈마 및 유도 결합 플라즈마를 복합적으로 형성한다.The present invention relates to a plasma chamber having a composite plasma source. A plasma chamber having a composite plasma source of the present invention includes: a chamber body having a gas inlet through which gas is injected and a gas outlet through which gas is injected, the plasma chamber including a toroidal plasma discharge channel therein; A first electrode block having one insulation section and surrounding one side of the chamber body along the plasma discharge channel; A second electrode block having one insulation section and surrounding the other side of the chamber body facing the first electrode block along the plasma discharge channel; An insulating vane provided between the first electrode block and the second electrode block; A cooling channel formed in the first and second electrode blocks and through which cooling water is circulated; And a ferrite core disposed on the chamber body to link the plasma discharge channel, wherein the chamber body is located inside the first and second electrode blocks, and the first and second electrode blocks are connected to a power supply So that a capacitively coupled plasma and an inductively coupled plasma are formed in the plasma discharge channel.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극블럭으로 무선 주파수를 공급하기 위한 교류 스위칭 교류 스위칭 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, the apparatus includes an AC switching AC power source for supplying radio frequency to the first and second electrode blocks.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는, 상기 페라이트 코어에 권선되는 일차 권선 코일 및 상기 일차 권선 코일과 연결되며 무선 주파수를 제공하는 교류 스위칭 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, the plasma chamber includes a primary winding coil wound on the ferrite core and an alternating switching power supply connected to the primary winding coil and providing a radio frequency.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는, 상기 페라이트 코어에 권선되며 상기 제1 또는 상기 제2 전극블럭과 연결되어 유도 전류를 제공하는 유도 코일을 포함한다.In one embodiment, the plasma chamber includes an induction coil wound around the ferrite core and connected to the first or second electrode block to provide an induced current.

일 실시예에 있어서, 상기 가스아웃렛은, 가스의 이동 방향을 따라 직경이 점차 크게 형성된다.In one embodiment, the gas outlet is formed to have a gradually larger diameter along the moving direction of the gas.

일 실시예에 있어서, 상기 챔버몸체는, 석영으로 제작된다.In one embodiment, the chamber body is made of quartz.

일 실시예에 있어서, 상기 냉각채널은, 상기 제1 전극블럭 내에 형성되며 냉각수가 순환되는 제1 냉각채널; 및 상기 제2 전극블럭 내에 형성되며 냉각수가 순환되는 제2 냉각채널을 포함하고, 상기 제1 및 제2 냉각채널은 연결되어 하나의 냉각수 순환패스를 형성한다.In one embodiment, the cooling channel includes: a first cooling channel formed in the first electrode block and through which cooling water is circulated; And a second cooling channel formed in the second electrode block and through which the cooling water is circulated, and the first and second cooling channels are connected to form a cooling water circulation path.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는, 상기 제1 및 제2 냉각채널을 연결하기 위한 내부홀을 포함하며, 상기 내부홀을 통해 상기 제1 냉각채널과 상기 제2 냉각채널이 연결되도록 상기 챔버몸체에 설치되는 연결캡을 더 포함한다.In one embodiment, the plasma chamber includes an inner hole for connecting the first and second cooling channels, and the first cooling channel and the second cooling channel are connected through the inner hole, And a connection cap provided on the body.

일 실시예에 있어서, 상기 페라이트 코어는, 상기 가스인렛을 중심으로 인접하게 설치되거나 상기 가스아웃렛을 중심으로 인접하게 설치될 수 있고, 상기 가스인렛 및 상기 가스아웃렛 모두를 중심으로 인접하게 설치된다.In one embodiment, the ferrite core may be installed adjacent to the gas inlet or adjacent to the gas outlet, and may be installed adjacent to both the gas inlet and the gas outlet.

본 발명의 복합 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 챔버에 의하면, 챔버몸체 전체를 감싸도록 설치된 제1, 2 전극블럭에 의해 챔버몸체 내에서 용량 결합된 플라즈마와 유도 결합된 플라즈마가 용이하게 발생하여 활성화된 가스로의 분해 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 제1, 2 전극블럭 내에 연결되는 냉각채널이 형성되어 제1, 2 전극블럭 및 챔버몸체가 과열되는 것을 방지할 수 있다. 또한 챔버 몸체가 석영으로 형성됨으로써 파티클이 저감되는 효과를 갖는다.According to the plasma chamber having the composite plasma source of the present invention, the plasma generated by the capacitively coupled plasma in the chamber body is easily generated by the first and second electrode blocks installed to surround the entire chamber body, The decomposition efficiency can be improved. Also, a cooling channel connected to the first and second electrode blocks may be formed to prevent the first and second electrode blocks and the chamber body from being overheated. In addition, since the chamber body is formed of quartz, the particles are reduced.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 플라즈마 챔버가 프로세스 챔버에 설치되는 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 플라즈마 챔버가 하우징에 포함된 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도3에 도시된 플라즈마 챔버의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 플라즈마 챔버를 도시한 사시도이다.
도 6 내지 8은 도 5에 도시된 플라즈마 챔버의 단면도이다.
도 9는 도 5에 도시된 플라즈마 챔버의 분해 사시도이다.
도 10은 유량 조절부가 구비된 플라즈마 챔버를 간략하게 도시한 구성도이다.
도 11은 유량 조절부의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.
도 12는 유량 조절부를 이용한 냉각수 순환 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 플라즈마 챔버를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 플라즈마 챔버를 도시한 사시도이다.
도 15 및 도 16은 도 14에 도시된 플라즈마 챔버의 단면도이다.
도 17은 도 14에 도시된 플라즈마 챔버의 분해 사시도이다. 1 and 2 are views for explaining various embodiments in which a preferred plasma chamber of the present invention is installed in a process chamber.
3 is a perspective view illustrating a state where a plasma chamber according to a first preferred embodiment of the present invention is included in a housing.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the plasma chamber shown in FIG. 3. FIG.
5 is a perspective view showing a plasma chamber according to the first embodiment.
6 to 8 are sectional views of the plasma chamber shown in Fig.
9 is an exploded perspective view of the plasma chamber shown in FIG.
10 is a schematic view showing a plasma chamber provided with a flow rate control unit.
11 is a view schematically showing the configuration of the flow rate regulator.
12 is a flowchart showing a cooling water circulation control method using a flow rate regulator.
13 is a view for explaining a plasma chamber according to a second preferred embodiment of the present invention.
14 is a perspective view showing a plasma chamber according to a second preferred embodiment of the present invention.
15 and 16 are cross-sectional views of the plasma chamber shown in Fig.
17 is an exploded perspective view of the plasma chamber shown in Fig.

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.For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that the same components are denoted by the same reference numerals in the drawings. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 플라즈마 챔버가 프로세스 챔버에 설치되는 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 1 and 2 are views for explaining various embodiments in which a preferred plasma chamber of the present invention is installed in a process chamber.

도 1 및 도 2를 참조하면,플라즈마 처리 시스템은 내부에 서셉터(20)가 구비되는 공정챔버(10)와 플라즈마 공급원으로써 공정챔버(10)로 활성화된 가스를 공급하기 위한 플라즈마 챔버(100)로 구성된다. 플라즈마 챔버(100)의 하나 또는 그 이상의 측면이 공정챔버(10)에 노출되어, 플라즈마에 의해 생성되는 대전된 입자가 처리될 물질(도시하지 않음)과 직접 접촉하도록 한다. 선택적으로, 플라즈마 챔버(100)는 공정챔버(10)로부터 일정 거리에 위치되어, 활성화된 가스가 공정챔버(10) 내로 유동하도록 한다. Referring to FIGS. 1 and 2, the plasma processing system includes a process chamber 10 having a susceptor 20 therein, a plasma chamber 100 for supplying activated gas to the process chamber 10 as a plasma source, . One or more sides of the plasma chamber 100 are exposed to the process chamber 10 such that the charged particles produced by the plasma are in direct contact with the material to be treated (not shown). Alternatively, the plasma chamber 100 may be located a distance from the process chamber 10 to allow the activated gas to flow into the process chamber 10.

플라즈마 챔버(100)는 내부에 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112)을 포함하는 챔버몸체(110) 및 용량 결합된 플라즈마와 유도 결합된 플라즈마를 복합적으로 형성하기 위한 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)을 포함한다. 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)은 교류 스위칭 전원 공급원(30)과 연결되고, 교류 스위칭 전원 공급원(30)으로부터 무선 주파수를 제공받아 구동된다The plasma chamber 100 includes a chamber body 110 including a toroidal plasma discharge channel 112 therein, and a first and a second electrode block (not shown) for forming a plasma inductively coupled with the capacitively coupled plasma 162, and 164, respectively. The first and second electrode blocks 162 and 164 are connected to the AC switching power supply 30 and are driven by receiving a radio frequency from the AC switching power supply 30

시스템 제어부(60)는 시스템 전반을 제어하기 위한 구성으로, 교류 스위칭 전원 공급원(30)과 연결되어 플라즈마 챔버(100)로 공급되는 전력을 제어한다. 구체적으로 도시하지는 않았으나 교류 스위칭 전원 공급원(30)에는 비정상적인 동작 환경에 의해 발생될 수 있는 전기적 손상을 방지하기 위한 보호회로가 구비된다. 교류 스위칭 전원 공급원(30)은 플라즈마 챔버의 동작 상태 정보를 시스템 제어부(60)로 제공한다. 시스템 제어부(60)는 플라즈마 처리 시스템의 동작 과정 전반을 제어하기 위한 제어 신호를 발생하여 플라즈마 챔버(100)와 공정 챔버(10)의 동작을 제어한다.The system controller 60 is connected to the AC switching power supply 30 to control power supplied to the plasma chamber 100. The AC controller 60 controls the entire system. Although not shown in detail, the AC switching power supply source 30 is provided with a protection circuit for preventing electrical damage which may be caused by an abnormal operating environment. The AC switching power supply source 30 provides operating status information of the plasma chamber to the system control unit 60. The system controller 60 generates a control signal for controlling the overall operation of the plasma processing system to control operations of the plasma chamber 100 and the process chamber 10.

구체적으로 도시하지는 않았으나, 플라즈마 챔버(100)에는 플라즈마 상태를 측정하기 위한 측정센서가 구비되고, 시스템 제어부(60)는 측정된 값과 정상 동작에 기준한 기준값과 비교하면 교류 스위칭 전원 공급원(30)을 제어하여 무선 주파수의 전압 및 전류를 제어한다. Although not shown in detail, the plasma chamber 100 is provided with a measurement sensor for measuring the plasma state, and the system controller 60 compares the measured value with the reference value based on the normal operation, To control the voltage and current of the radio frequency.

공정챔버(10)는 내부에 피처리 기판(25)을 지지하기 위한 서셉터(20)를 포함한다. 서셉터(20)는 임피던스 정합기(74)를 통하여 하나 이상의 바이어스 교류 스위칭 전원 공급원(70, 72)에 전기적으로 연결될 수 있다. 플라즈마 챔버(100)의 가스아웃렛(106)은 어댑터(48)를 통해 연결되어 플라즈마 챔버(100)로부터 활성화 가스가 어댑터(48)을 통해 공정챔버(10)로 공급된다. 어댑터(48)는 전기적 절연을 위한 절연 구간을 구비할 수 있으며, 과열을 방지하기 위한 냉각 채널을 구비할 수 있다.The process chamber 10 includes a susceptor 20 for supporting a substrate 25 to be processed therein. The susceptor 20 may be electrically coupled to one or more bias alternating switching power supplies 70, 72 via an impedance matcher 74. The gas outlet 106 of the plasma chamber 100 is connected via an adapter 48 and an activating gas is supplied from the plasma chamber 100 to the process chamber 10 via an adapter 48. The adapter 48 may have an insulation section for electrical insulation and may have a cooling channel to prevent overheating.

공정 챔버(10)는 내부에 서셉터(20)와 플라즈마 챔버(100)의 가스아웃렛(106)과 연결되는 공정챔버(10)의 가스입구 사이에 플라즈마 가스 분배를 위한 배플(47)을 구비한다. 배플(46)은 활성화된 가스가 균일하게 분배되어 피처리 기판(25)으로 확산되게 한다. 피처리 기판(25)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판이다.The process chamber 10 includes a baffle 47 for plasma gas distribution between the susceptor 20 and the gas inlet of the process chamber 10 which is connected to the gas outlet 106 of the plasma chamber 100 . The baffle 46 allows the activated gas to be evenly distributed and diffuse to the substrate 25 to be processed. The substrate 25 to be processed is, for example, a silicon wafer substrate for manufacturing a semiconductor device or a glass substrate for manufacturing a liquid crystal display, a plasma display or the like.

도 2를 참조하면, 플라즈마 챔버(100)는 활성화된 가스를 공정챔버(10)로 공급한다. 플라즈마 챔버(100)로부터 공급된 활성화 가스는 공정챔버(10) 내부를 세정하기 위한 세정용으로 사용되거나 서셉터(20)에 안착되는 피처리 기판(25)을 처리하기 위한 공정용으로 사용될 수 있다. 플라즈마 챔버(100)는 활성화된 가스를 배출하기 위하여 유도 결합 플라즈마 , 용량 결합 플라즈마 또는 변압기 플라즈마를 사용할 수 있다. 이중에서 본 발명에서의 플라즈마 챔버는 변압기 플라즈마를 사용한다.Referring to FIG. 2, the plasma chamber 100 supplies activated gas to the process chamber 10. The activation gas supplied from the plasma chamber 100 may be used for cleaning for cleaning the inside of the process chamber 10 or for processing the target substrate 25 to be placed on the susceptor 20 . The plasma chamber 100 may use an inductively coupled plasma, a capacitively coupled plasma, or a transformer plasma to discharge the activated gas. In the present invention, the plasma chamber uses a transformer plasma.

또는 플라즈마 챔버(100)는 공정챔버(10)와 배기펌프(50) 사이에 설치될 수 있다. 플라즈마 챔버(100)는 공정챔버(10) 내에서 발생되어 배출되는 유해가스(과불화탄소)를 공급받아 무해한 가스로 분해하여 배출한다. 플라즈마 챔버(100)에 의해 환경오염물질인 유해가스를 분해하여 배출할 수 있을 뿐만 아니라 배기펌프(50)의 손상을 방지할 수 있다. 이때 별도의 플라즈마 공급원(15)이 구비될 수 있다.Or the plasma chamber 100 may be installed between the process chamber 10 and the exhaust pump 50. The plasma chamber 100 receives harmful gas (perfluorocarbon gas) generated and discharged in the process chamber 10 and decomposes and discharges harmless gas. It is possible to decompose and discharge the harmful gas, which is an environmental pollutant, by the plasma chamber 100, as well as to prevent the exhaust pump 50 from being damaged. At this time, a separate plasma source 15 may be provided.

플라즈마 챔버(100)와 교류 스위칭 전원 공급원(30)은 물리적으로 분리된 구조를 갖는다. 즉, 플라즈마 챔버(100)와 교류 스위칭 전원 공급원(30)은 무선 주파수 공급 케이블에 의해서 상호 전기적으로 연결된다. 이러한 플라즈마 챔버와 교류 스위칭 전원 공급원(30)의 분리 구조는 유지 보수와 설치의 용이성을 제공한다. 그러나 플라즈마 챔버(100)와 교류 스위칭 전원 공급원(30)이 일체형 구조로 제공될 수도 있다.The plasma chamber 100 and the AC switching power supply 30 have a physically separate structure. That is, the plasma chamber 100 and the AC switching power supply source 30 are electrically connected to each other by a radio frequency supply cable. This separate structure of the plasma chamber and the AC switching power supply 30 provides ease of maintenance and installation. However, the plasma chamber 100 and the alternating-current switching power supply 30 may be provided in an integrated structure.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 플라즈마 챔버가 하우징에 포함된 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 도3에 도시된 플라즈마 챔버의 단면을 도시한 도면이다. FIG. 3 is a perspective view showing a state where a plasma chamber according to a first preferred embodiment of the present invention is included in a housing, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the plasma chamber shown in FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 플라즈마 챔버(100)는 하우징(200) 내에 삽입되어 설치된다. 하우징(200)의 상부 중앙에는 내부에 가스가 유동되기 위한 가스공급로(222)가 포함된 가스공급포트(220)가 구비되고, 상부 양측에는 제1, 2 전극블럭(162, 164) 내에 구비된 냉각채널(170)로 냉각수 공급을 위한 냉각채널포트(230)가 구비된다. 가스공급로(222)는 플라즈마 챔버(100)의 가스인렛(104)과 연결된다. 여기서, 가스공급로(222)의 직경은 가스인렛(104)의 직경과 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 가스공급로(222)의 직경은 가스인렛(104)의 직경에 비하여 크게 제작된다. 또한 가스공급로(222)는 가스인렛(104)과 연결되는 부분으로 갈수록 점점 직경이 작게 형성된다. 그러므로 가스공급로(222)에서부터 가스인렛(104)까지의 직경이 점차적으로 작아지게 된다. 가스 공급원(90)(도 1에 도시됨)으로부터 공급된 가스는 가스공급로(222)와 가스인렛(104)을 통해 플라즈마 챔버 내부로 공급된다. Referring to FIGS. 3 and 4, the plasma chamber 100 is inserted and installed in the housing 200. A gas supply port 220 including a gas supply passage 222 for flowing gas into the housing 200 is provided at an upper center of the housing 200. The gas supply port 220 is provided at both sides of the housing 200 in the first and second electrode blocks 162 and 164 A cooling channel port 230 for supplying cooling water to the cooling channel 170 is provided. The gas supply passage 222 is connected to the gas inlet 104 of the plasma chamber 100. Here, the diameter of the gas supply passage 222 may be the same as or different from the diameter of the gas inlet 104. For example, the diameter of the gas supply passage 222 is made larger than the diameter of the gas inlet 104. Further, the gas supply passage 222 is formed to be gradually smaller in diameter as it is connected to the gas inlet 104. Therefore, the diameter from the gas supply passage 222 to the gas inlet 104 gradually becomes smaller. The gas supplied from the gas supply source 90 (shown in FIG. 1) is supplied into the plasma chamber through the gas supply path 222 and the gas inlet 104.

또한 가스공급로(222)와 가스인렛(104)이 연결되는 부분은 하나의 홀로 형성될 수도 있고, 다수개의 홀(미도시)이 형성될 수도 있다. 다수개의 홀이 형성되는 경우에는 하나의 홀이 형성되는 경우에 비하여 가스공급로(222)를 통해 플라즈마 챔버(100) 내부로 가스가 균일하게 분사될 수 있다. 아울러, 다수개의 홀은 가스가 나선형으로 회전하며 분사될 수 있도록 소정의 각도로 기울어져 형성될 수도 있다. 또한 가스인렛(104)에 다수개의 홀이 구비된 노즐이 삽입될 수도 있다. Further, a portion where the gas supply passage 222 and the gas inlet 104 are connected may be formed as a single hole or a plurality of holes (not shown) may be formed. The gas can be uniformly injected into the plasma chamber 100 through the gas supply passage 222 compared with the case where one hole is formed. In addition, the plurality of holes may be formed by inclining at a predetermined angle so that the gas can be spirally rotated and injected. Also, a nozzle having a plurality of holes may be inserted into the gas inlet 104.

하우징(200)에는 내부에 설치된 플라즈마 챔버(100)에서 발생되는 열을 하우징(200)의 외부로 배출하기 위하여 하나 이상의 면에 쿨링팬(210)이 설치된다. 쿨링팬(210)은 구동되어 플라즈마 챔버(100)가 과열되는 것을 방지한다.A cooling fan 210 is installed on one or more surfaces of the housing 200 to discharge heat generated in the plasma chamber 100 installed in the housing 200 to the outside of the housing 200. The cooling fan 210 is driven to prevent the plasma chamber 100 from being overheated.

도 5는 제1 실시예에 따른 플라즈마 챔버를 도시한 사시도이고, 도 6 내지 8은 도 5에 도시된 플라즈마 챔버의 단면도이고, 도 9는 도 5에 도시된 플라즈마 챔버의 분해 사시도이다. FIG. 5 is a perspective view showing a plasma chamber according to the first embodiment, FIGS. 6 to 8 are sectional views of the plasma chamber shown in FIG. 5, and FIG. 9 is an exploded perspective view of the plasma chamber shown in FIG.

도 5 내지 도 9를 참조하면, 플라즈마 챔버(100)는 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112)이 구비된 챔버몸체(110)와, 플라즈마 방전 채널(112) 내로 용량 결합된 플라즈마와 유도 결합된 플라즈마를 복합적으로 형성하기 위한 제1, 2 전극블럭(162, 164)을 포함한다. 5 through 9, the plasma chamber 100 includes a chamber body 110 having a toroidal plasma discharge channel 112, a plasma chamber 110 coupled to the plasma discharge channel 112, And first and second electrode blocks 162 and 164 for complex formation of plasma.

챔버몸체(110)는 내부에 방전공간으로 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112)이 형성되고, 상부 중앙에 형성되어 가스를 공급받기 위한 가스인렛(104) 및 하부 중앙에 형성되어 활성화된 가스를 배출하기 위한 가스아웃렛(106)이 구비된다. 가스인렛(104)은 케이스(200)의 가스공급포트(220)와 연결되어 가스 공급원(90)으로부터 가스를 공급받는다. 가스인렛(104)을 통해 공급된 가스는 양쪽의 플라즈마 방전 채널(112)로 분기되어 제공된다. 가스아웃렛(106)은 냉각수 주입블럭(180)에 형성된 관통홀과 연결된다. 냉각수 주입블럭(180)은 내부에 관통홀 주변으로 냉각라인(182)이 구비된다. 본 발명에서는 냉각수 주입블럭(180)이 별도로 구비된 것을 도시하였으나, 가스아웃렛(106)을 플랜지 구조로 형성한 후 냉각채널을 형성하는 실시예(미도시)도 가능하다. 가스아웃렛(106)에는 석영관(150) 및 절연판(167)이 끼워진다. The chamber body 110 has a toroidal plasma discharge channel 112 formed therein as a discharge space, a gas inlet 104 formed at the upper center to receive gas, and a gas inlet 104 formed at the lower center, A gas outlet 106 for discharging is provided. The gas inlet 104 is connected to the gas supply port 220 of the case 200 and is supplied with gas from the gas supply source 90. The gas supplied through the gas inlet 104 is branched into the plasma discharge channels 112 on both sides. The gas outlet 106 is connected to a through hole formed in the cooling water injection block 180. The cooling water injection block 180 has a cooling line 182 inside the through hole. In the present invention, the cooling water injection block 180 is separately provided. However, it is also possible to form the cooling channel after the gas outlet 106 is formed into the flange structure. A quartz tube 150 and an insulating plate 167 are fitted to the gas outlet 106.

가스아웃렛(106)은 가스가 플라즈마 챔버(100) 내에서 외부로 배출되는 방향으로 관통홀의 직경이 점차적으로 커지도록 형성된다. 그러므로 플라즈마 챔버(100)에서 배출되는 이온이 가스아웃렛(106)과의 충격에 의해 다시 결합되는 현상을 방지할 수 있다. 가스인렛(104)을 통해 챔버몸체(110) 내로 공급된 가스는 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112)을 통과하며 방전된 플라즈마에 의해 활성화되어 가스아웃렛(106)을 통해 챔버몸체(110) 외부로 배출된다.The gas outlet 106 is formed such that the diameter of the through-hole gradually increases in a direction in which the gas is discharged to the outside in the plasma chamber 100. Therefore, it is possible to prevent the ions discharged from the plasma chamber 100 from being recombined by the impact with the gas outlet 106. The gas supplied into the chamber body 110 through the gas inlet 104 passes through the toroidal plasma discharge channel 112 and is activated by the discharged plasma to be supplied to the outside of the chamber body 110 through the gas outlet 106. [ .

플라즈마 챔버(100)는 공정챔버와 연결되어 플라즈마 챔버(100) 내에서 발생된 활성화된 가스를 공정챔버 내로 공급할 수 있다. 이때, 공정챔버와 플라즈마 챔버(100)의 가스아웃렛(106)은 어댑터를 통해 연결된다. 플라즈마 챔버는 공정챔버와 연결되어 공정챔버 내에서 발생된 가스를 공급받아 처리할 수 있다.The plasma chamber 100 may be connected to the process chamber to supply the activated gas generated in the plasma chamber 100 into the process chamber. At this time, the process chamber and the gas outlet 106 of the plasma chamber 100 are connected through an adapter. The plasma chamber may be connected to the process chamber to receive and process the gas generated in the process chamber.

챔버몸체(110)는 석영과 같은 절연 물질로 일체화된 형상으로 제작된다. 플라즈마 챔버(100)에서 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112)은 단면적이 거의 균일하게 형성될 수 있다. 플라즈마 챔버(110) 내의 모든 부분들의 직경은 동일하거나 서로 다르게 형성될 수 있다. 챔버몸체(100)는 석영으로 제작되기 때문에 프로세스 챔버 내에서 기판을 처리하기 위한 공정용 플라즈마 공급원으로 사용될 수 있다. 원형으로 제작된 종래의 플라즈마 챔버의 경우 원심력에 의해 챔버 아래부분이 깍여져 파티클이 발생하는 단점이 존재하였다. 그러나, 본발명에서와 같이, 챔버몸체(110)를 좌,우 대칭형으로 형성함으로써 파티클의 발생을 방지할 수 있다. The chamber body 110 is formed in an integrated shape with an insulating material such as quartz. In the plasma chamber 100, the toroidal plasma discharge channel 112 can be formed with a substantially uniform cross-sectional area. The diameters of all parts in the plasma chamber 110 may be the same or different. Because the chamber body 100 is made of quartz, it can be used as a process plasma source for processing substrates in a process chamber. In the case of a circular plasma chamber, there is a disadvantage in that the lower portion of the chamber is cut by the centrifugal force to generate particles. However, as in the present invention, it is possible to prevent the generation of particles by forming the chamber body 110 in a left-right symmetrical shape.

제1, 2 전극블럭(162, 164)은 챔버몸체(110)의 일측과 타측에 위치된다. 제1전극블럭(162)은 금속재질(예를 들어, 알루미늄)로 하나의 블럭으로 이루어지며 토로이달 형태로 형성되어 내부에 챔버몸체(110)가 삽입되는 홈이 형성된다. 여기서, 제1 전극블럭(162)은 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112)을 따라 원 턴의 전류 경로를 형성할 수 있도록 토로이달 형상으로 형성되며, 일부구간이 절단된 절연구간이 형성된다. 절연구간에는 전기적 절연을 위한 절연부재(163)가 끼워진다. 절연부재(163)에 의해 제1 전극블럭(162)은 원턴의 전류경로가 형성된다. 제2전극블럭(164)은 금속재질로 하나의 블럭으로 이루어지며 토로이달 형태로 형성되어 내부에 챔버몸체(110)가 삽입되는 홈이 형성된다. 여기서, 제2 전극블럭(164)은 제1 전극블럭(162)과 동일하게 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112)을 따라 원턴의 전류 경로를 형성할 수 있도록 토로이달 형상으로 형성되며, 일부구간이 절단된 절연구간이 형성된다. 절연구간에는 전기적 절연을 위한 절연부재(163)가 끼워진다. 절연부재(163)에 의해 제2 전극블럭(164)은 원턴의 전류경로가 형성된다. 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)은 마주하도록 챔버몸체(110)에 설치된다. 여기서, 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)에 의해 챔버몸체(110)의 전체가 감싸지게 된다. 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)은 둘 이상으로 분리된 상태일 수 있다.The first and second electrode blocks 162 and 164 are located on one side and the other side of the chamber body 110. The first electrode block 162 is formed of a metal material (for example, aluminum) as one block and is formed in a toroidal shape, and a groove into which the chamber body 110 is inserted is formed. Here, the first electrode block 162 is formed in a toroidal shape so as to form a current path of one turn along the toroidal plasma discharge channel 112, and an insulation section in which a certain section is cut is formed. An insulation member 163 for electrical insulation is fitted in the insulation section. The current path of the first electrode block 162 is formed by the insulating member 163. The second electrode block 164 is made of a metal and is formed in a toroidal shape and has a groove into which the chamber body 110 is inserted. Here, the second electrode block 164 is formed in a toroidal shape so as to form a current path of the original along the toroidal plasma discharge channel 112, like the first electrode block 162, This cut insulation section is formed. An insulation member 163 for electrical insulation is fitted in the insulation section. The insulating member 163 forms the current path of the first electrode block 164. The first and second electrode blocks 162 and 164 are installed on the chamber body 110 so as to face each other. Here, the whole of the chamber body 110 is surrounded by the first and second electrode blocks 162 and 164. The first and second electrode blocks 162 and 164 may be separated into two or more.

페라이트 코어(132)는 플라즈마 방전 채널(112)과 쇄교하도록 챔버몸체(110)에 설치된다. 페라이트 코어(132)에는 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)이 챔버몸체(110)에 설치된 상태에서 플라즈마 방전 채널(112)에 쇄교하도록 설치되어, 플라즈마 방전 채널(112) 내의 플라즈마가 변압기의 이차 회로를 형성한다. The ferrite core 132 is installed in the chamber body 110 to be in close contact with the plasma discharge channel 112. The first and second electrode blocks 162 and 164 are provided on the ferrite core 132 to be connected to the plasma discharge channel 112 in a state where the first and second electrode blocks 162 and 164 are installed on the chamber body 110, To form a secondary circuit.

제1 및 제2 전극블럭(162, 164) 사이에는 전기적 절연을 위하여 세라믹으로 제작된 절연 날개부(113)가 구비된다. 절연 날개부(113)는 판 형태로 챔버몸체(110)의 플라즈마 방전 채널(112) 둘레를 따라 연장 형성된다. 또는 절연 날개부(113)는 챔버몸체(110)와 독립적으로 제작(미도시)되어, 챔버몸체(110)의 둘레에 장착될 수 있다. 절연 날개부(113)에 의해 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)은 전기적으로 절연된 상태를 유지한다. Between the first and second electrode blocks 162 and 164, an insulating blade 113 made of ceramic is provided for electrical insulation. The insulating vane 113 extends in the form of a plate around the plasma discharge channel 112 of the chamber body 110. (Not shown) of the chamber body 110 and can be mounted on the periphery of the chamber body 110. The first and second electrode blocks 162 and 164 are electrically insulated from each other by the insulated wings 113.

제1 전극블럭(162)의 일단은 전원공급원(30)에 연결되고, 타단은 제2 전극블럭(164)의 일단에 연결된다. 제2 전극블럭(164)의 타단은 접지로 연결된다. 그러므로 전체적으로 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)에 의해 투턴의 전류경로가 형성되어 일차권선으로써 기능한다. 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)이 구동되면 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112) 내의 플라즈마가 변압기의 이차회로를 형성한다. One end of the first electrode block 162 is connected to the power source 30 and the other end is connected to one end of the second electrode block 164. The other end of the second electrode block 164 is connected to the ground. Therefore, the first and second electrode blocks 162 and 164 generally form a current path of the tots and function as a primary winding. When the first and second electrode blocks 162 and 164 are driven, the plasma in the toroidal plasma discharge channel 112 forms a secondary circuit of the transformer.

또한 제1 및 제2 전극블럭(162, 164) 사이에서 전기장이 발생하여 플라즈마 방전 채널(112) 내에 용량 결합된 플라즈마가 발생한다. 여기서, 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)은 챔버몸체(110) 전체를 감싸도록 장착되기 때문에 마주하는 제1 및 제2 전극블럭(162, 164) 전체적으로 용량 결합된 플라즈마가 용이하게 발생할 수 있다. 그러므로 플라즈마 방전 채널(112) 내에는 용량 결합된 플라즈마 및 유도 결합된 플라즈마가 복합적으로 형성된다. In addition, an electric field is generated between the first and second electrode blocks 162 and 164 to generate capacitively coupled plasma in the plasma discharge channel 112. Since the first and second electrode blocks 162 and 164 are installed so as to surround the entire chamber body 110, capacitively coupled plasma can easily occur across the first and second electrode blocks 162 and 164 facing each other. . Therefore, a capacitively coupled plasma and an inductively coupled plasma are formed in combination in the plasma discharge channel 112.

본 발명에서는 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)을 점화장치로 활용하여 플라즈마 방전 채널(112) 내로 플라즈마 초기 방전을 수행한다. 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)에 의해 플라즈마 초기 방전을 수행할 수 있으므로 플라즈마 챔버에 별도의 점화장치를 구비할 필요가 없다. 또한 별도의 점화장치를 구비하지 않아도 되어 점화장치에 의한 파티클 발생을 방지할 수 있다. 또는 초기 이온화 이벤트를 제공하는 자유 전하를 생성하기 위한 점화장치를 포함할 수 있다. In the present invention, the plasma initial discharge is performed into the plasma discharge channel 112 by using the first and second electrode blocks 162 and 164 as an ignition device. Since the plasma initial discharge can be performed by the first and second electrode blocks 162 and 164, it is not necessary to provide a separate ignition device in the plasma chamber. Further, it is not necessary to provide a separate ignition device, so that the occurrence of particles by the ignition device can be prevented. Or an ignition device for generating a free charge that provides an initial ionization event.

본 발명에서의 플라즈마 챔버(100)는 챔버몸체(110)가 석영으로 제작됨으로써 플라즈마에 의한 파티클이 저감되는 효과를 갖는다. 또한 챔버몸체(110) 전체를 감싸도록 제1, 2 전극블럭(162, 164)이 설치되어 챔버몸체(110) 전체적으로 용량 결합된 플라즈마와 유도 결합된 플라즈마가 복합적으로 용이하게 발생할 수 있다. 그러므로 플라즈마 챔버(100)에서 배출되는 활성화된 가스로의 분해 효율을 향상시킬 수 있다. In the plasma chamber 100 of the present invention, the chamber body 110 is made of quartz, thereby reducing particles caused by the plasma. In addition, the first and second electrode blocks 162 and 164 are installed to cover the entire chamber body 110, so that the plasma that is capacitively coupled to the chamber body 110 as a whole and the inductively coupled plasma can be easily generated in combination. Therefore, the decomposition efficiency into the activated gas discharged from the plasma chamber 100 can be improved.

도 9를 참조하면, 제1 및 제2 전극블럭(162, 164) 내에는 냉각채널이 구비된다. 제1 전극블럭(162) 내에는 냉각수가 이동하기 위한 제1 냉각채널(미도시)가 포함되고, 제2 전극블럭(164) 내에도 역시 냉각수가 이동하기 위한 제2 냉각채널(미도시)가 구비된다. 제1 및 제2 냉각채널은 토로이달 형상의 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)의 형상을 따라 토로이달 형상을 갖으며, 챔버몸체(110) 전체를 커버처럼 감싸며 형성된다. Referring to FIG. 9, a cooling channel is provided in the first and second electrode blocks 162 and 164. A first cooling channel (not shown) for moving the cooling water is included in the first electrode block 162 and a second cooling channel (not shown) for moving the cooling water also in the second electrode block 164 Respectively. The first and second cooling channels have a toroidal shape along the shape of the toroidal first and second electrode blocks 162 and 164 and are formed so as to cover the whole of the chamber body 110 as a cover.

석영으로 형성된 챔버몸체(110)는 고온 환경과 저온 환경이 교대적으로 형성되는 상황에서 깨지는 현상이 발생할 수 있는데, 제1 및 제2 냉각채널을 통과하는 냉각수에 의해 제1, 2 전극블럭(162, 164)이 과열되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 챔버몸체(110)의 온도를 제어할 수 있다. 전력을 공급받아 과열된 제1, 2 전극블럭(162, 164)은 금속으로 형성되기 때문에 냉각수에 의해 쉽게 온도를 낮출 수 있어 챔버몸체(110)가 과열되는 것을 방지할 수 있다. 또한 챔버몸체(110) 전체를 감싸도록 설치되어 챔버몸체(110)와 제1, 2 전극블럭(162, 164) 간의 접촉 면적이 매우 넓게 된다 .그러므로 제1, 2 전극블럭(162, 164)을 이용한 온도 제어 효율을 더욱 높일 수 있다. The chamber body 110 formed of quartz may be broken when the high temperature environment and the low temperature environment are alternately formed. The cooling water passing through the first and second cooling channels causes the first and second electrode blocks 162 And 164 can be prevented from being overheated, and the temperature of the chamber body 110 can be controlled. Since the first and second electrode blocks 162 and 164, which are supplied with power and are heated, are formed of metal, the temperature can be easily lowered by the cooling water, thereby preventing the chamber body 110 from being overheated. The first and second electrode blocks 162 and 164 are disposed to surround the entirety of the chamber body 110 so that a contact area between the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164 is very wide. The temperature control efficiency can be further increased.

제1 및 제2 전극블럭(162, 164)의 양측으로는 제1 냉각채널 및 제2 냉각채널을 연결하기 위한 연결캡(165)이 구비된다. 연결캡(165) 내에는 냉각수가 이동될 수 있는 내부홀이 형성된다. 연결캡(165)에 의해 제1 및 제2 냉각채널은 연결되어 하나의 냉각수 패스를 이룰 수 있다. 냉각수 주입블럭(180)으로 공급된 냉각수는 냉각수 주입블럭(180) 내의 냉각라인(182)을 따라 먼저 순환한 후, 일측의 연결캡(165)으로 공급된다. 공급된 냉각수는 연결캡(165)을 통해 제1 및 제2 전극블럭(162, 164)의 제1 및 제2 냉각채널로 분배되어 공급된다. 냉각수는 제1 및 제2 냉각채널을 따라 순환된 후 타측의 연결캡(165)을 통해 외부로 배출되는 하나의 냉각수 순환패스를 형성한다.A connection cap 165 is provided on both sides of the first and second electrode blocks 162 and 164 to connect the first cooling channel and the second cooling channel. Inside the connection cap 165, an inner hole through which the cooling water can be moved is formed. The connection cap 165 allows the first and second cooling channels to be connected to form one cooling water pass. The cooling water supplied to the cooling water injection block 180 is first circulated along the cooling line 182 in the cooling water injection block 180 and then supplied to the connection cap 165 on one side. The supplied cooling water is distributed and supplied to the first and second cooling channels of the first and second electrode blocks 162 and 164 through the connection cap 165. The cooling water circulates along the first and second cooling channels, and then forms one cooling water circulation path that is discharged to the outside through the connection cap 165 on the other side.

냉각수는 제일 먼저 냉각수 주입블럭(180)에 공급된다. 챔버몸체(110) 중에서 플라즈마 발생시 활성화된 가스가 배출되는 가스아웃렛(106) 근방이 가장 온도가 높아진다. 그러므로 가스아웃렛(106) 근방의 챔버몸체(110)에서 과열로 인한 파티클이 많이 발생될 수 있다. 냉각수 주입블럭(180)은 활성화된 가스가 배출되는 가스아웃렛(106)에 설치되기 때문에 다른 냉각채널보다 냉각수 주입블럭(180)에 먼저 냉각수를 공급함으로써 고온의 가스아웃렛(106) 근방의 온도를 효과적으로 제어할 수 있다. The cooling water is first supplied to the cooling water injection block 180. In the chamber body 110, the temperature near the gas outlet 106 where the gas activated at the time of plasma generation is discharged becomes the highest. Therefore, a large amount of particles due to overheating may be generated in the chamber body 110 near the gas outlet 106. The cooling water injection block 180 is installed in the gas outlet 106 through which the activated gas is discharged so that the cooling water is first supplied to the cooling water injection block 180 rather than the other cooling channels to efficiently supply the temperature near the hot gas outlet 106 Can be controlled.

도 10은 유량 조절부가 구비된 플라즈마 챔버를 간략하게 도시한 구성도이고, 도 11은 유량 조절부의 구성을 간략하게 도시한 도면이고, 도 12는 유량 조절부를 이용한 냉각수 순환 제어 방법을 도시한 흐름도이다.FIG. 10 is a schematic view showing a plasma chamber provided with a flow rate control unit, FIG. 11 is a view showing a simplified structure of a flow rate control unit, and FIG. 12 is a flowchart showing a cooling water circulation control method using a flow rate control unit .

도 10 및 도 11을 참조하면, 플라즈마 챔버(100)는 냉각채널(170)로 공급되는 냉각수를 조절하기 위한 유량 조절부(80)를 내부에 포함한다. 유량 조절부(80)는 제1, 2 전극블럭(162, 164)에 구비되고, 냉각채널(170)과 연결되어 냉각채널 내로 냉각수를 공급하거나 제한하기 위한 수단을 일컫는다. 예를 들어, 유량 조절부(80)는 밸브 또는 개폐를 위한 스위치일 수 있다. Referring to FIGS. 10 and 11, the plasma chamber 100 includes therein a flow control unit 80 for controlling the cooling water supplied to the cooling channel 170. The flow rate regulator 80 is provided in the first and second electrode blocks 162 and 164 and is connected to the cooling channel 170 to refer to means for supplying or restricting the cooling water into the cooling channel. For example, the flow rate regulator 80 may be a valve or a switch for opening and closing.

냉각수를 순환시키는 경우, 유량 조절부(80)를 이용하여 냉각채널(170)로 냉각수가 순환될 수 있도록 한다. 또한 냉각수의 순환을 정지시키는 경우, 유량 조절부(80)를 이용하여 냉각채널(170)로 냉각수가 순환되지 않도록 한다. 플라즈마 챔버(100)는 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 상태를 측정하기 위한 센서(113)가 구비된다. When the cooling water is circulated, the cooling water can be circulated through the cooling channel 170 using the flow rate control unit 80. In addition, when the circulation of the cooling water is stopped, the cooling water is not circulated to the cooling channel 170 by using the flow rate control unit 80. The plasma chamber 100 is provided with a sensor 113 for measuring the state of the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164.

센서(113)는 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 온도, 냉각채널 내를 순환하는 냉각수의 유량 및 냉각채널 내를 순환하는 냉각수의 압력 등을 측정한다. 센서(113)는 챔버몸체(110) 내부에 형성되는 플라즈마의 상태 정보를 이용할 수도 있다. 센서(113)에서 측정된 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 상태 정보는 시스템 제어부(60)로 공급된다. The sensor 113 measures the temperature of the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164, the flow rate of the cooling water circulating in the cooling channel, and the pressure of the cooling water circulating in the cooling channel. The sensor 113 may use the state information of the plasma formed inside the chamber body 110. [ The state information of the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164 measured by the sensor 113 is supplied to the system control unit 60.

유량 조절부(80)는 시스템 제어부(60)의 신호에 의해 제어되어 냉각채널(170)로 공급되는 냉각수의 양을 조절한다. 유량 조절부(80)는 냉각채널(170)을 차단하거나 개방하여 냉각채널(170)을 순환하는 냉각수의 양을 조절할 수 있다. 또는 냉각수 공급원(70) 및 유량 조절부(80)를 함께 제어하여 냉각채널(170)로 공급되는 냉각수의 양을 조절할 수도 있다. The flow rate control unit 80 controls the amount of cooling water supplied to the cooling channel 170 by the signal of the system control unit 60. The flow rate regulator 80 can shut off or open the cooling channel 170 to adjust the amount of cooling water circulating through the cooling channel 170. Or the cooling water supply source 70 and the flow rate control unit 80 may be controlled together to adjust the amount of the cooling water supplied to the cooling channel 170.

플라즈마 챔버(100)의 구동 유무에 관계없이 냉각채널(170)에 계속 냉각수를 공급하면, 플라즈마 챔버(100)의 온도가 너무 낮아져서 플라즈마 초기방전 실패가 나타날 수 있다. 그러므로 유량 조절부(80)를 이용하여 플라즈마 챔버(100)가 구동되어 챔버몸체(110) 또는 제1, 2 전극블럭(162, 164)가 플라즈마에 의해 과열되는 경우에만 냉각수를 공급하기 때문에 플라즈마 초기방전 성공률을 향상시킬 수 있다. 여기서, 챔버몸체(110) 또는 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 온도는 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 전체 온도를 의미할 수도 있고, 플라즈마가 발생되는 플라즈마 방전 채널(112) 내부 온도일 수도 있다. 또는 챔버몸체(110) 또는 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 특정부분, 특히 온도가 높은 가스아웃렛(106) 부분의 온도를 측정할 수도 있다. If the cooling water is continuously supplied to the cooling channel 170 irrespective of whether the plasma chamber 100 is driven or not, the temperature of the plasma chamber 100 may be too low to cause a plasma initial discharge failure. Therefore, since the plasma chamber 100 is driven using the flow rate control unit 80 to supply the cooling water only when the chamber body 110 or the first and second electrode blocks 162 and 164 are overheated by the plasma, The discharge success rate can be improved. Here, the temperature of the chamber body 110 or the first and second electrode blocks 162 and 164 may mean the total temperature of the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164, Or the internal temperature of the plasma discharge channel 112 to be generated. Alternatively, the temperature of the chamber body 110 or a specific portion of the first and second electrode blocks 162 and 164, particularly the portion of the gas outlet 106 at a high temperature, may be measured.

유량 조절부(80)는 구동부(82)와 개폐바(84) 및 탄성부재(86)로 구성된다. 구동부(82)는 개폐바(84)를 상,하 또는 좌, 우로 이동시키기 위한 구성으로 시스템 제어부(60)로부터 전달되는 제어신호에 의해 구동된다. 개폐바(84)는 냉각채널(170)을 개폐하기 위한 수단으로 기능하며, 상,하 또는 좌, 우로 이동될 수 있도록 제1, 2 전극블럭(162, 164) 내부에 삽입되며, 개폐바(84)의 일부에 의해 냉각채널(170)이 차단된다. 개폐바(84)는 냉각채널(170)을 차단하기 위한 헤드(84a) 및 해당 헤드(84a)에서 연결되는 몸체(84b)로 구성된다. 개폐바(84)는 제1, 2 전극블럭(162, 164)에 형성된 홀에 삽입되며, 개폐바(84)가 위로 이동시 제1, 2 전극블럭(162, 164)과의 마찰되는 것을 방지하거나 또는 진공유지를 위하여 홀 내부에 오링(85)이 구비된다. The flow rate regulator 80 is composed of a driver 82, an opening / closing bar 84, and an elastic member 86. The driving unit 82 is driven by a control signal transmitted from the system control unit 60 in a configuration for moving the opening and closing bar 84 up, down, left, and right. The opening and closing bar 84 functions as a means for opening and closing the cooling channel 170 and is inserted into the first and second electrode blocks 162 and 164 so as to be movable upward, The cooling channel 170 is blocked by a part of the cooling channel. The opening and closing bar 84 is composed of a head 84a for cutting off the cooling channel 170 and a body 84b connected to the head 84a. The opening and closing bar 84 is inserted into the holes formed in the first and second electrode blocks 162 and 164 and prevents the first and second electrode blocks 162 and 164 from being rubbed when the opening and closing bar 84 is moved upward Or an O-ring 85 is provided in the hole for vacuum maintenance.

예를 들어, 개폐바(84)가 위로 이동되면, 냉각채널(170)이 개방되어 냉각수 공급원(70)으로부터 공급된 냉각수가 냉각채널(170)을 따라 순환하게 된다. 또한 개폐바(84)가 아래로 이동되면, 개폐바(84)의 헤드(84a)에 의해 냉각채널(170)이 차단되어 냉각수 공급원(70)으로부터 공급된 냉각수가 냉각채널(170)로 공급되지 않는다. 개폐바(84)의 이동 정도에 따라 냉각채널(170)이 개방되는 정도를 조절할 수 있으므로 냉각채널(170) 내로 공급되는 냉각수의 양을 조절할 수 있다. 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 온도가 높은 경우 냉각수 공급량을 증가시키고, 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 온도가 낮아진 경우 냉각수 공급량을 감소시킴으로써 챔버몸체(110)의 온도에 따른 냉각수의 양을 조절한다. 구동부(82)와 개폐바(84) 사이에는 탄성부재(86)가 포함된다. For example, when the opening / closing bar 84 is moved upward, the cooling channel 170 is opened so that the cooling water supplied from the cooling water supply source 70 is circulated along the cooling channel 170. When the opening and closing bar 84 is moved downward, the cooling channel 170 is blocked by the head 84a of the opening and closing bar 84 so that the cooling water supplied from the cooling water supply source 70 is not supplied to the cooling channel 170 Do not. The degree of opening of the cooling channel 170 can be adjusted according to the degree of movement of the opening / closing bar 84, so that the amount of cooling water supplied into the cooling channel 170 can be adjusted. When the temperatures of the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164 are high and the temperature of the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164 is low And adjusts the amount of cooling water according to the temperature of the chamber body 110 by reducing the amount of cooling water supplied. An elastic member 86 is interposed between the driving part 82 and the opening and closing bar 84.

도 12를 참조하면, 챔버몸체(110) 또는 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 과열을 방지하기 위한 냉각수 조절 방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to FIG. 12, a cooling water control method for preventing overheating of the chamber body 110 or the first and second electrode blocks 162 and 164 will be described.

플라즈마를 발생시키기 위하여 전원 공급원(30)으로부터 무선 주파수를 공급받아 플라즈마 챔버(100)가 구동된다(S110). 플라즈마 챔버(100)는 플라즈마 방전 채널(112) 내에서 플라즈마가 발생되며, 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)가 고온의 플라즈마에 의해 과열된다. 여기서, 센서(113)를 이용하여 플라즈마 챔버(100)의 상태를 측정한다(S120). 플라즈마 챔버(100)의 상태란 상기에서 설명된 바와 같이, 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 온도, 냉각수 유량, 냉각수 압력을 나타내거나 플라즈마 방전 채널(112) 내의 온도를 나타낼 수 있다. 측정된 상태 정보는 시스템 제어부(60)로 전송된다(S130). 시스템 제어부(60)에서는 측정된 상태 정보를 이용하여 플라즈마 챔버(100)의 상태, 예를 들어 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 온도를 확인한다. 시스템 제어부(60)는 측정된 상태 정보와 기준값을 비교하여 냉각수를 공급할지 여부를 판단한다. 여기서, 기준값이란 플라즈마가 정상적으로 발생될 수 있도록 설정된 온도 , 냉각수 유량 또는 유압 등과 같은 정보로 사용자에 의해 설정된다. 측정된 정보가 기준값과 같거나 크면, 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)이 과열된 상태로 판단되어 온도를 낮추기 위하여 냉각수를 공급해야 한다. 시스템 제어부(60)는 유량 조절부(80)로 제어신호를 전달한다(S140). In order to generate the plasma, the plasma chamber 100 is driven by receiving the radio frequency from the power source 30 (S110). The plasma chamber 100 generates plasma in the plasma discharge channel 112 and the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164 are overheated by the high temperature plasma. Here, the state of the plasma chamber 100 is measured using the sensor 113 (S120). The state of the plasma chamber 100 may be a temperature of the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164, a flow rate of the cooling water, a pressure of the cooling water, Temperature. The measured status information is transmitted to the system control unit 60 (S130). The system controller 60 checks the state of the plasma chamber 100 using the measured state information, for example, the temperature of the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164. The system controller 60 compares the measured state information with a reference value to determine whether to supply cooling water. Here, the reference value is set by the user as information such as the temperature, the cooling water flow rate, or the hydraulic pressure that is set so that the plasma can normally be generated. If the measured information is equal to or larger than the reference value, the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164 are determined to be in an overheated state and the cooling water must be supplied to lower the temperature. The system controller 60 transmits a control signal to the flow controller 80 (S140).

여기서, 제어신호는 냉각수의 양을 조절하기 위한 개폐바(84)의 이동정도를 제어하는 신호이다. 제어신호에 의해 유량 조절부(80)의 개폐바(84)는 냉각채널(170)이 개방되도록 이동하여 냉각채널(170)을 따라 냉각수가 순환된다(S150). 시스템 제어부(60)는 플라즈마 챔버(100)가 계속 구동되고 있는지, 플라즈마 챔버(100)가 오프된 상태인지를 확인하고(S160), 플라즈마 챔버(100)의 구동이 오프되면 냉각채널(170)로 냉각수가 공급되는 것을 차단하기 위한 제어신호를 유량 조절부(80)로 전달한다(S170). 제어신호에 의해 유량 조절부(80)의 개폐바(84)는 냉각채널(170)이 차단되도록 이동하여 냉각수의 공급을 차단한다(S180). 시스템 제어부(60)는 플라즈마 챔버(100)의 구동이 오프되면 곧바로 냉각수의 공급을 차단할 수도 있고, 챔버몸체(110) 및 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 상태에 따라 소정의 시간이 지난 후에 냉각수의 공급 차단할 수도 있다. Here, the control signal is a signal for controlling the degree of movement of the opening / closing bar 84 for controlling the amount of cooling water. The control signal causes the opening and closing bar 84 of the flow rate control unit 80 to move so that the cooling channel 170 is opened and the cooling water is circulated along the cooling channel 170 at step S150. The system controller 60 confirms whether the plasma chamber 100 is continuously driven and the plasma chamber 100 is turned off at step S160 and if the driving of the plasma chamber 100 is turned off, A control signal for shutting off the supply of the cooling water is transmitted to the flow rate regulator 80 (S170). The opening and closing bar 84 of the flow rate control unit 80 is moved by the control signal so that the cooling channel 170 is blocked to shut off the supply of the cooling water (S180). The system controller 60 may cut off the supply of the cooling water immediately after the plasma chamber 100 is turned off and may supply the cooling water to the chamber body 110 and the first and second electrode blocks 162 and 164 for a predetermined time It is also possible to cut off the supply of cooling water afterwards.

본 발명에서는 센서(113)를 이용하여 플라즈마 챔버(100)의 상태를 측정하며 냉각수 공급을 제어하는 방법을 설명하였으나, 플라즈마 챔버(100)가 구동되면 냉각수가 공급되고, 플라즈마 챔버(100)가 구동을 멈추면 냉각수의 공급이 차단되도록 제어될 수 있다. In the present invention, a method of measuring the state of the plasma chamber 100 using the sensor 113 and controlling the supply of the cooling water has been described. However, when the plasma chamber 100 is driven, cooling water is supplied and the plasma chamber 100 is driven The supply of cooling water can be controlled to be shut off.

본 발명에서의 유량 조절부(80)는 제1, 2 전극블럭(162, 164) 전체를 순환하는 냉각수의 흐름을 조절하는 것을 설명하였으나, 제1, 2 전극블럭(162, 164)의 일부분으로만 냉각수가 순환될 수 있도록 제어할 수 있다.The flow control unit 80 of the present invention controls the flow of the cooling water circulating through the first and second electrode blocks 162 and 164 but may be a part of the first and second electrode blocks 162 and 164 So that the cooling water can be circulated.

도 13은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 플라즈마 챔버를 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 플라즈마 챔버를 도시한 사시도이고, 도 15 및 도 16은 도 14에 도시된 플라즈마 챔버의 단면도이고, 도 17는 도 14에 도시된 플라즈마 챔버의 분해 사시도이다. FIG. 13 is a view for explaining a plasma chamber according to a second preferred embodiment of the present invention, FIG. 14 is a perspective view showing a plasma chamber according to a second preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 15 and 16 14 is a cross-sectional view of the plasma chamber shown in Fig. 14, and Fig. 17 is an exploded perspective view of the plasma chamber shown in Fig.

도 13 내지 도 17을 참조하면, 플라즈마 챔버(300)는 가스인렛(304) 및 가스아웃렛(306)을 포함하는 챔버몸체(310), 챔버몸체(310)에 장착되는 페라이트 코어(332), 페라이트 코어(332)에 권선되는 일차 권선 코일(334) 및 유도 코일(336)을 포함한다. 13 to 17, the plasma chamber 300 includes a chamber body 310 including a gas inlet 304 and a gas outlet 306, a ferrite core 332 mounted on the chamber body 310, And a primary winding coil 334 and an induction coil 336 that are wound on the core 332.

챔버몸체(310)는 제1 실시예의 플라즈마 챔버(100)와 동일하게 석영으로 제작된다. 내부에 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(312)이 구비된다. 챔버몸체(310)는 상부 중앙에 가스인렛(304)이 구비되고, 하부 중앙에 가스아웃렛(306)이 구비된다. 여기서, 챔버몸체(310)는 세로축에 비해 가로축 방향으로 길이가 길게 형성된다. 가스인렛(304)으로 공급된 가스는 양측으로 분기되고, 다시 하나로 모여 가스아웃렛(306)으로 배출된다. 복수 개의 페라이트 코어(132)는 가스가 양쪽으로 분기되는 부분(챔버몸체의 가로축방향) 및 분기된 양쪽이 모이는 부분(챔버몸체의 가로축방향)에 설치된다. 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(312)은 단면적이 거의 균일하게 형성될 수 있다. 플라즈마 챔버(300) 내의 모든 부분들의 직경은 동일하거나 서로 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 챔버몸체(310) 상부에서 챔버몸체(310) 하부로 갈수록 직경이 점점 커지도록 형성될 수 있다. The chamber body 310 is made of quartz in the same manner as the plasma chamber 100 of the first embodiment. And a toroidal plasma discharge channel 312 is provided therein. The chamber body 310 is provided with a gas inlet 304 at an upper center thereof and a gas outlet 306 at a lower center thereof. Here, the chamber body 310 has a longer length in the horizontal axis direction than the vertical axis. The gas supplied to the gas inlet 304 branches to both sides and collects again to be discharged to the gas outlet 306. The plurality of ferrite cores 132 are installed at a portion where the gas is branched to both sides (a transverse direction of the chamber body) and a portion where both branched portions are gathered (a transverse direction direction of the chamber body). The toroidal-shaped plasma discharge channel 312 can be formed to have a substantially uniform cross-sectional area. The diameters of all the parts in the plasma chamber 300 may be the same or different. For example, the diameter of the chamber body 310 may be gradually increased from the upper portion of the chamber body 310 to the lower portion of the chamber body 310.

페라이트 코어(332)는 가스인렛(304)이 형성된 챔버몸체(310) 상부 또는 가스아웃렛(306)이 형성된 챔버몸체(310) 하부 부분 중 어느 하나에 장착(미도시)될 수 있고, 챔버몸체(310)의 상, 하부 모두에 장착될 수 있다. 특히, 페라이트 코어(332)는 좌, 우로 분기된 플라즈마 방전 채널(312)의 양쪽 또는 한쪽(미도시)에 설치될 수 있다. 특히, 가스인렛(304)과 가스아웃렛(306)을 중심으로 양쪽으로 근접하게 페라이트 코어(332)를 설치함으로써, 챔버몸체(310)의 상, 하부에 플라즈마(312a, 312b)가 발생된다. 가스인렛(304)의 양쪽으로 설치되는 페라이트 코어(332)는 통합적으로 플라즈마(312a)가 형성될 수 있도록 근접하게 설치되는 것이 바람직하다. 가스아웃렛(306)의 양쪽으로 설치되는 페라이트 코어(332) 또한 동일하다. 가스인렛(304)으로 제공된 가스는 플라즈마 방전 채널(312) 내로 분기되고, 챔버몸체(310)의 상부에 플라즈마(312a)가 발생한다. 발생된 플라즈마(312a)는 균일하게 양쪽으로 분기된 후 다시 모여 가스아웃렛(306)을 통해 외부로 배출된다. 플라즈마 방전 채널(312)을 이동하며 재결합되거나, 분해되지 않은 가스는 배출되기 전에, 챔버몸체(310)의 하부에 발생된 플라즈마(312b)에 의해 한 번 더 활성화된 가스로 분해될 수 있다. The ferrite core 332 may be mounted on (not shown in) either the upper portion of the chamber body 310 where the gas inlet 304 is formed or the lower portion of the chamber body 310 where the gas outlet 306 is formed, 310, respectively. In particular, the ferrite core 332 may be installed on both or one of the left and right plasma discharge channels 312 (not shown). Particularly, by providing the ferrite core 332 close to both the gas inlet 304 and the gas outlet 306, plasma 312a and 312b are generated on the upper and lower sides of the chamber body 310, respectively. The ferrite cores 332 provided on both sides of the gas inlet 304 are preferably installed close to each other so that the plasma 312a can be integrally formed. The ferrite core 332 installed on both sides of the gas outlet 306 is also the same. The gas provided to the gas inlet 304 is branched into the plasma discharge channel 312 and a plasma 312a is generated on the upper part of the chamber body 310. [ The generated plasma 312a is uniformly branched on both sides, collected again, and discharged to the outside through the gas outlet 306. [ The recombined or undecomposed gas moving through the plasma discharge channel 312 may be decomposed into a once more activated gas by the plasma 312b generated in the lower portion of the chamber body 310 before being discharged.

종래에 페라이트 코어가 챔버몸체의 수직인 부분에 설치되는 경우, 가스의 빠른 이동 시간으로 인하여 챔버몸체(310) 내에서의 가스 체류시간이 짧아져 플라즈마와의 반응 시간 또한 짧았다. 반면에, 도면에 도시한 바와 같이 페라이트 코어(332)를 챔버몸체(310)의 상, 하부에 설치하면, 플라즈마 방전 채널(312)을 통과하는 가스는 플라즈마 방전 채널(312) 내에서 체류하는 시간이 길어지게 되고, 이와 비례하여 플라즈마의 반응 시간이 길게 된다. 그러므로 플라즈마 챔버(300) 내에서 플라즈마와 반응하여 배출되는 가스의 활성화 비율이 높아지게 된다. 또한 챔버몸체(310)의 상, 하부에 페라이트 코어(332)가 설치되는 경우, 주입된 가스는 챔버 상부에서 한 번, 챔버 하부에서 다시 한 번 더 에너지를 공급받기 때문에 여러 번 플라즈마와 반응하여 가스의 활성화 비율이 높아진다. Conventionally, when the ferrite core is installed on a vertical portion of the chamber body, the gas retention time in the chamber body 310 is shortened due to the fast moving time of the gas, and the reaction time with the plasma is also short. On the other hand, when the ferrite core 332 is installed on the upper and lower portions of the chamber body 310 as shown in the drawing, the gas passing through the plasma discharge channel 312 is separated from the plasma discharge channel 312 And the reaction time of the plasma is prolonged in proportion thereto. Therefore, the activation ratio of the gas discharged from the plasma chamber 300 through the reaction with the plasma increases. In addition, when the ferrite core 332 is provided on the upper and lower portions of the chamber body 310, the injected gas is supplied once again at the upper portion of the chamber and once more at the lower portion of the chamber, Is increased.

또한 챔버몸체의 수직 부분에 각각 페라이트 코어를 설치하는 종래의 경우에는 각각의 페라이트 코어에 의해 유도되는 전기장의 세기 및 압력이 균일하지 않게 된다. 그러므로 플라즈마 방전 채널로 공급된 가스가 한쪽으로만 몰리게 되어 균일하게 가스가 활성화되지 못한다. 또한 플라즈마가 몰린 부분에서는 활성화된 가스로의 분해율이 낮아져 공급된 가스가 모두 활성화되지 못하고 그대로 배출될 수도 있다. 반면에, 도면에 도시한 바와 같이 페라이트 코어(332)를 챔버몸체(310)의 상, 하부에 설치하면, 가스인렛(304)에 인접하여 형성된 플라즈마(312a)가 균일하게 분기되어 제공된다. 그러므로 플라즈마 방전 채널(312) 내에서의 가스 분해율이 향상될 수 있다. 제공된 가스는 챔버 상부에서 한번, 챔버 하부에서 다시 한번 더 에너지를 공급받기 때문에 여러 번 플라즈마와 반응하여 가스의 활성화 비율이 높아진다. 또한 챔버몸체(310)를 가로측 방향으로 길게 형성함으로써 챔버몸체(310) 내로 공급된 가스가 압력 차이에 의해 한쪽으로만 쏠리는 것을 방지할 수 있다. Also, in the conventional case of installing the ferrite cores on the vertical portions of the chamber body, the strength and the pressure of the electric field induced by the respective ferrite cores are not uniform. Therefore, the gas supplied to the plasma discharge channel is driven only to one side, so that the gas can not be uniformly activated. In addition, in the portion where the plasma is driven, the decomposition rate into the activated gas is lowered, so that the supplied gas may not be activated but may be discharged as it is. On the other hand, when the ferrite core 332 is installed on the upper and lower sides of the chamber body 310 as shown in the drawing, the plasma 312a formed adjacent to the gas inlet 304 is uniformly branched. Therefore, the gas decomposition rate in the plasma discharge channel 312 can be improved. Since the supplied gas is supplied once more at the upper part of the chamber and again at the lower part of the chamber, it reacts with the plasma many times and the activation ratio of the gas becomes high. In addition, by forming the chamber body 310 to be long in the lateral direction, it is possible to prevent the gas supplied into the chamber body 310 from being deviated to one side due to the pressure difference.

페라이트 코어(332)에는 교류 스위칭 전원 공급원(30)과 연결되는 일차 권선 코일(334)이 권선된다. 일차 권선 코일(334)은 교류 스위칭 전원 공급원(30)으로부터 무선 주파수를 공급받아 구동되고, 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(312) 내의 플라즈마가 변압기의 이차 회로를 형성한다. The ferrite core 332 is wound with a primary winding coil 334 connected to the AC switching power supply source 30. The primary winding coil 334 is driven by radio frequency from the AC switching power supply source 30 and the plasma in the toroidal plasma discharge channel 312 forms the secondary circuit of the transformer.

페라이트 코어(332)에는 추가적으로 유도 코일(336)이 권선된다. 페라이트 코어(332)에 권선된 유도 코일(336)의 일단은 제1 전극블럭(362)에 연결되고, 타단은 제2 전극블럭(364)에 연결된다. 일차 권선 코일(334)로 무선 주파수가 공급되면, 유도 코일(336)로 전류가 유도되어 제1 및 제2 전극블럭(362, 364)에 공급된다. 그러면, 페라이트 코어(332) 및 제1 및 제2 전극블럭(362, 364)에 의해 플라즈마 방전 채널(312) 내에서 유도 결합된 플라즈마가 발생된다. 또한 제1 및 제2 전극블럭(362, 364)에 의해 플라즈마 방전 채널(312) 내에서 용량 결합된 플라즈마가 복합적으로 발생된다. 결과적으로 제1 및 제2 전극블럭(362, 364)에 의해 플라즈마 방전 채널(312) 내에서 용량 결합된 플라즈마와 유도 결합된 플라즈마가 복합적으로 발생하게 된다. The ferrite core 332 is additionally wound with an induction coil 336. One end of the induction coil 336 wound on the ferrite core 332 is connected to the first electrode block 362 and the other end is connected to the second electrode block 364. [ When a radio frequency is supplied to the primary winding coil 334, a current is induced in the induction coil 336 and supplied to the first and second electrode blocks 362 and 364. Then, the ferrite core 332 and the first and second electrode blocks 362 and 364 generate inductively coupled plasma in the plasma discharge channel 312. Further, capacitively coupled plasma is generated in the plasma discharge channel 312 by the first and second electrode blocks 362 and 364 in combination. As a result, the first and second electrode blocks 362 and 364 generate a plasma inductively coupled with the capacitively coupled plasma in the plasma discharge channel 312.

도면에서는 도시하지 않았으나, 다른 실시예로써, 유도 코일(336)의 일단은 교류 스위칭 전원 공급원(30)과 연결되고, 타단은 제1 전극블럭(162)에 연결될 수 있다. 제2 전극블럭(162)은 접지로 연결되거나, 또 다른 교류 스위칭 전원 공급원과 연결될 수도 있다. Although not shown in the drawing, in another embodiment, one end of the induction coil 336 may be connected to the AC switching power supply source 30 and the other end may be connected to the first electrode block 162. The second electrode block 162 may be connected to ground or another AC switching power source.

제1 및 제2 전극블럭(362, 364) 사이에는 전기적 절연을 위한 절연 날개부(313)가 구비된다. 절연 날개부(313)는 세라믹으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극블럭(362, 364) 내부에는 냉각채널(미도시)이 구비되며, 냉각채널은 상기 제1 실시예와 동일하게 기능한다. Between the first and second electrode blocks 362 and 364, an insulating vane 313 for electrical insulation is provided. The insulating blade portion 313 may be formed of ceramic. A cooling channel (not shown) is provided in the first and second electrode blocks 362 and 364, and the cooling channel functions in the same manner as in the first embodiment.

석영을 이용하여 원형으로 제작된 종래의 플라즈마 챔버의 경우 원심력에 의해 챔버 아래부분이 깍여져 파티클이 발생하는 단점이 존재하였다. 그러나, 본발명에서와 같이, 챔버몸체(310)를 좌,우 대칭형으로 형성함으로써 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 또한 챔버몸체(310)를 가로측방향으로 길게 형성함으로써 챔버몸체(310) 내로 공급된 가스가 압력 차이에 의해 한쪽으로만 쏠리는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 가스 공급이 균일하게 분포되어 활성 가스로 이온화되는 비율을 높일 수 있다. Conventional plasma chambers formed in a circle using quartz have a disadvantage in that particles are generated by cutting off the lower portion of the chamber due to centrifugal force. However, as in the present invention, it is possible to prevent the generation of particles by forming the chamber body 310 in a left-right symmetrical shape. In addition, by forming the chamber body 310 to be long in the lateral direction, it is possible to prevent the gas supplied into the chamber body 310 from being deviated to one side due to the pressure difference. Therefore, the rate at which the gas supply is uniformly distributed and ionized into the active gas can be increased.

이상에서 설명된 본 발명의 복합 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 챔버의 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. The embodiments of the plasma chamber having the composite plasma source of the present invention described above are merely illustrative and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. You will know the point.

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.Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10: 공정챔버 30: 교류 스위칭 전원 공급원
60: 시스템 제어부
80: 냉각수 개폐수단 100, 300: 플라즈마 챔버
104, 304: 가스인렛 106, 306: 가스아웃렛
110, 310: 챔버몸체 112, 312: 플라즈마 방전 채널
113, 313: 절연 날개부 132, 332: 페라이트 코어
134, 334: 일차 권선 코일 150: 석영관
162, 164: 제1, 2 전극블럭 163: 절연부재
165: 연결캡 167: 절연판
170: 냉각채널 180: 냉각수 주입블럭
182: 냉각라인 200: 하우징
210: 쿨링팬 220: 가스공급포트
222: 가스공급로 230: 냉각채널포트
336: 유도 코일10: process chamber 30: AC switching power source
60:
80: Cooling water opening / closing means 100, 300: Plasma chamber
104, 304: gas inlet 106, 306: gas outlet
110, 310: chamber body 112, 312: plasma discharge channel
113, 313: insulated wing parts 132, 332: ferrite core
134, 334: primary winding coil 150: quartz tube
162, 164: first and second electrode blocks 163: insulating member
165: connection cap 167: insulating plate
170: cooling channel 180: cooling water injection block
182: Cooling line 200: Housing
210: Cooling fan 220: Gas supply port
222: gas supply path 230: cooling channel port
336: induction coil

Claims

A chamber body having a gas inlet through which gas is injected and a gas outlet through which gas is exhausted, the chamber body including a toroidal plasma discharge channel therein;
A first electrode block having one insulation section and surrounding one side of the chamber body along the plasma discharge channel;
A second electrode block having one insulation section and surrounding the other side of the chamber body facing the first electrode block along the plasma discharge channel;
An insulating vane provided between the first electrode block and the second electrode block;
A cooling channel formed in the first and second electrode blocks and through which cooling water is circulated; And
And a ferrite core installed in the chamber body to link the plasma discharge channel,
The chamber body includes:
A second electrode block disposed inside the first and second electrode blocks,
The first and second electrode blocks may include a first electrode,
And a complex plasma source which is driven with electric power to complexly form a capacitively coupled plasma and an inductively coupled plasma into the plasma discharge channel.

The method according to claim 1,
And an alternating switching ac switching power supply for supplying radio frequency to the first and second electrode blocks.

The method according to claim 1,
Wherein the plasma chamber comprises:
A primary winding coil wound on the ferrite core, and an alternating switching power supply connected to the primary winding coil and providing a radio frequency.

The method of claim 3,
Wherein the plasma chamber comprises:
And a composite plasma source wound around the ferrite core and connected to the first or second electrode block to provide an induction current.

The method according to claim 1,
Wherein the gas outlet comprises:
Wherein a diameter of the plasma chamber is gradually increased along the moving direction of the gas.

The method according to claim 1,
The chamber body includes:
A plasma chamber having a composite plasma source made of quartz.

The method according to claim 1,
The cooling channel
A first cooling channel formed in the first electrode block and through which cooling water is circulated; And
And a second cooling channel formed in the second electrode block and through which the cooling water is circulated,
Wherein the first and second cooling channels are connected to form a single cooling water circulation path.

8. The method of claim 7,
Wherein the plasma chamber comprises:
And a connection cap mounted on the chamber body such that the first cooling channel and the second cooling channel are connected through the inner hole, the connection cap including an inner hole for connecting the first and second cooling channels, A plasma chamber having a plasma source.

The method according to claim 1,
Wherein the ferrite core comprises:
And a composite plasma source adjacent to the gas inlet or adjacent to the gas outlet and adjacent to the gas inlet and the gas outlet.