WO2016068586A1 - Fire chamber, plasma generator, and plasma generating method - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a plasma generator and a plasma generating method, and more particularly, to a fire chamber for generating a plasma, a plasma generator having the same, and a plasma generating method.
- Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, molecules.
- the active gas is widely used in various fields, and typically, variously used in semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, and ashing.
- various plasma sources are used according to the plasma generation method.
- inductively coupled plasma sources capacitively coupled plasma sources, microwave plasma sources, and the like are used in remote plasma generators.
- a method employing a transformer is particularly called a transformer coupled plasma.
- the remote plasma generator using a transformer coupled plasma source has a structure in which a magnetic core having a primary winding coil is mounted on a chamber body of a toroidal structure.
- the initial ignition performance is a very important factor in the remote plasma generator. Failure or delay of initial ignition renders the process inoperable in the process chamber in which the remote plasma generator is mounted. As a result, research and development efforts on the initial ignition technology are continuously made in the remote plasma generator. However, there is a situation in which a remote plasma generator having a high initial ignition capability has not been provided under various conditions such as gas flow rate, gas flow rate, type of process gas, and plasma generation capacity.
- the ignition technology of the remote plasma generator thus far is such that arc discharge for initial ignition is made by an electrode which is capacitively coupled directly to the plasma channel formed inside the plasma chamber body of the remote plasma generator. This inevitably provides a problem that the interior of the plasma chamber body may be damaged. It can also cause particles due to internal damage.
- the present invention provides a fire chamber capable of independently igniting a plasma, a plasma generator having the same, and a plasma generating method using the same.
- the fire chamber of the present invention comprises: a hollow fire chamber body having a plasma ignition region; A gas flow channel connected to the plasma ignition region and a plasma discharge channel of a plasma chamber; And an ignition plasma source for igniting a plasma in the plasma ignition region, wherein after the plasma is ignited in the plasma ignition region, plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel to supply the plasma. Plasma is generated in the chamber.
- the ignition plasma source comprises a capacitively coupled electrode for inducing a plasma discharge capacitively coupled to the plasma ignition region.
- the Fire chamber body includes an opening and an insulating window disposed in the opening, wherein the capacitive coupling electrode is provided on the insulating window outside the plasma ignition region.
- the ignition plasma source comprises an induction antenna coil for inducing a plasma discharge inductively coupled to the plasma ignition region.
- the Fire chamber includes a dielectric window, and the induction antenna coil is installed over the insulating window outside of the plasma ignition region.
- the ignition plasma source comprises a light source for igniting the plasma by irradiating light to the plasma ignition region.
- the Fire chamber comprises a light transmissive window, wherein the light source is installed above the light transmissive window outside of the plasma ignition region.
- the fire chamber includes a gas inlet through which gas is supplied, and gas introduced into the plasma ignition region through the gas inlet is supplied to the plasma discharge channel through the gas distribution channel.
- the Fire chamber is provided with gas introduced into the plasma discharge channel through the gas flow channel.
- a plasma generator includes: a hollow plasma chamber having a plasma discharge channel; A main plasma source for generating plasma in the plasma discharge channel; And a fire chamber comprising a hollow fire chamber body having a plasma ignition region, a gas flow channel connected to said plasma ignition region and said plasma discharge channel, and an ignition plasma source for igniting a plasma in said plasma ignition region. After plasma ignition in the plasma ignition region, plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel to generate plasma in the plasma discharge channel.
- the main plasma source is a transformer coupled plasma source.
- the main plasma source is an inductively coupled plasma source.
- the main plasma source is a capacitively coupled plasma source.
- the main plasma source is a microwave plasma source.
- Plasma generating method comprises the steps of: plasma ignition in the Fire chamber; Flowing the plasma gas through a gas flow path connected between the Fire chamber and the plasma chamber; And generating plasma in the plasma chamber.
- the ignition plasma source for the Fire chamber is turned off.
- the ignition plasma source for the fire chamber remains on in a section maintained after the plasma is generated in the plasma chamber.
- the fire chamber and the plasma generator of the present invention after the plasma is ignited in the plasma ignition region of the fire chamber, plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel to generate plasma in the plasma chamber. Therefore, since the initial plasma ignition is not performed in the plasma discharge channel, particle generation due to damage to the inside of the plasma chamber body is reduced by arcuate discharge that may occur during the initial ignition.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a plasma processing system according to a preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a view showing a cross-sectional structure of the plasma chamber.
- 3 and 4 are exploded perspective and sectional views showing the structure of the fire chamber.
- FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a modification of the electrode mounting structure of the fire chamber.
- 6 to 8 show variations of the gas flow holes of the fire chamber.
- FIG. 9 is a view showing a modification of the fire chamber in which two capacitive coupling electrodes are installed.
- 13 to 15 are diagrams showing examples of the gas supply paths of the fire chamber and the plasma generator.
- 17 to 21 are diagrams showing plasma generators that may be employed in the plasma generator of the present invention.
- 22 and 23 are flowcharts illustrating the generation method of the present invention.
- FIG. 1 is a schematic view showing an overall configuration of a plasma processing system according to a preferred embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of a plasma chamber.
- a plasma processing system includes a process chamber 10, a plasma generator 20, and a fire chamber 30. Initial plasma ignition takes place in the fire chamber 30. Subsequently, the plasma gas generated inside the fire chamber 30 is supplied to the plasma generator 20 through the gas flow channel 40 to generate plasma in the plasma generator 20. The plasma gas generated in the plasma generator 20 is remotely supplied to the process chamber 10 through the adapter 42.
- the plasma generator 20 has a transformer coupled plasma source structure in which a plasma chamber 21 having an annular plasma discharge channel 22 and a transformer 23 are coupled to each other.
- the main plasma source mounted to the plasma generator 20 illustrates a transformer coupled plasma source, but various types of plasma sources may be employed as described below.
- the plasma chamber 21 has a plasma chamber body 24 that forms an annular discharge channel 22.
- the plasma chamber body 24 includes one or more insulating gaps 26 when composed of a conductor material. For example, four insulation gaps 26 may be provided when four hollow discharge tubes are combined in an annular structure. If the plasma chamber body 24 is made of a non-conductive material, it does not have an insulating gap 26.
- One or more magnetic cores 25 that make up the transformer 23 are mounted to be crosslinked to the annular plasma chamber body 24.
- the primary winding coil (not shown) is wound around the magnetic core 25.
- the plasma generated in the plasma discharge channel 22 forms the secondary side of the transformer 23.
- the plasma chamber body 24 is provided with a gas outlet 27 and a gas flow hole 28.
- 3 and 4 are exploded perspective and sectional views showing the structure of the fire chamber.
- the fire chamber 30 has a hollow fire chamber body 32 having a plasma ignition region 31.
- the fire chamber body 32 is assembled with an upper plate 32a and a lower body 32b with an o-ring (not shown) therebetween.
- a gas flow hole 33 is formed in the lower body 32b to form a gas flow channel 40 connected to the plasma ignition region 31 and the plasma discharge channel 22 of the plasma chamber 21.
- An opening 34 is formed in the upper plate 32a, and an insulating window 35 is provided in the opening 34 with the O-ring 37 interposed therebetween.
- the capacitive coupling electrode 36 is provided on the insulating window 35 outside the plasma ignition region 31.
- the capacitive coupling electrode 36 functions as an ignition plasma source for igniting the plasma in the plasma ignition region 31.
- the gas flow hole 28 of the plasma chamber 21 and the gas flow hole 33 of the fire chamber 30 constitute a gas flow channel 40 connecting the plasma ignition region 31 and the plasma discharge channel.
- the plasma gas is transferred from the plasma ignition region 31 to the plasma discharge channel 22 through the gas flow channel 40. Supplied to generate plasma in the plasma chamber 21. Since the initial plasma ignition is not performed in the plasma discharge channel 22, the generation of particles due to damage inside the plasma chamber body 24 is reduced by the arcous discharge that may be generated during the initial ignition.
- the fire chamber body 32 is made of a conductive material and is capacitively coupled with the capacitive coupling electrode 36 and the insulating window 35 interposed therebetween.
- an insulating window 35 is installed to block the opening 33 and an O-ring at an edge thereof. 37 and an insulating protective ring 38 are configured.
- the capacitive coupling electrode 36 is provided thereon.
- an insulating cover may be installed to completely surround the capacitive coupling electrode 36.
- 6 to 8 show variations of the gas flow holes of the fire chamber.
- the gas flow hole 33 of the fire chamber body 32 constituting the gas flow channel 40 may have a porous hole structure.
- the porous holes of the gas flow holes 33 can be arranged in parallel to the plasma discharge channels 22 or perpendicular to the plasma discharge channels 22. It is also possible for the plasma discharge channel 22 and the opening 34 of the fire chamber 30 to face or deflect.
- FIG. 9 is a view showing a modification of the fire chamber in which two capacitive coupling electrodes are installed.
- the fire chamber 30 according to the modification may be installed such that two capacitive coupling electrodes 36 face each other.
- the two capacitive coupling electrodes 36 may be supplied with alternating current power having the same phase or with alternating current power having different phases, respectively.
- the ignition plasma source provided in the fire chamber 30 may be modified in various ways.
- an induction antenna coil 39 may be mounted to the Fire chamber body 32 in a helical fashion.
- one side of the fire chamber body 32 may be mounted in a spiral shape.
- a dielectric window (not shown) is installed in the fire chamber body 32.
- the fire chamber body 32 may be entirely composed of a dielectric material.
- the ignition plasma source of the fire chamber 30 may be a structure that is ignited by light.
- the fire chamber 30 is provided with a light transmissive window 46 and a light source 47 for irradiating light to the plasma ignition region 31 of the fire chamber 30 thereon.
- 13 to 15 are diagrams showing examples of the gas supply paths of the fire chamber and the plasma generator.
- the process gas supplied from the gas supply source (not shown) is supplied to the plasma generator 20 through the first gas supply channel 43 in which the gas valve 44 is installed and the gas flow channel 30 is closed.
- a portion of the fire chamber 30 may be supplied through the fire chamber 30.
- a gas valve 45 may be added to the gas flow channel 40.
- the gas valve 45 may be opened in the plasma ignition operation section and may be closed when the plasma ignition is completed.
- a process gas supplied from a gas supply source may be supplied to the Fire chamber 30 through the first gas supply channel 43 in which the gas valve 44 is installed.
- the gas supplied to the fire chamber 30 is again supplied to the plasma generator 20 through the gas flow channel 40.
- process gas supplied from a gas supply source (not shown) is supplied to the fire chamber 30 through the first gas supply channel 43 in which the gas valve 44 is installed, and together with the gas valve 49. Is supplied to the plasma generator 20 through the second gas supply channel 45 is installed.
- the process valves are simultaneously supplied to the fire chamber 30 and the plasma chamber 20, and after the plasma is ignited, the gas valves 43 and 49 are supplied to supply the process gas only to the plasma generator. Switching operation can be performed.
- 17 to 21 are diagrams showing plasma generators that may be employed in the plasma generator of the present invention.
- the plasma generator 20 may employ a transformer coupled plasma source having a transformer 23 coupled to the plasma chamber 22 as a main plasma source.
- the primary winding coil 29 of the transformer 23 is connected to the AC switching power supply 50 to receive AC power for plasma generation.
- the ignition controller 52 supplies ignition power to the ignition plasma source provided in the fire chamber 30.
- the power supplied from the ignition controller 52 may be supplied from the AC switching power supply 50 or may include a separate power supply source.
- the plasma generator 20 may employ a transformer coupled plasma source having a transformer 23 coupled to a plasma chamber 22 in which yarn ends are connected to the process chamber 10 as a main plasma source.
- the plasma generator 20 may employ an inductively coupled plasma source in which an induction antenna coil 29 is mounted in the plasma chamber 22 as a main plasma source.
- the plasma chamber 22 includes a dielectric window (not shown).
- the plasma chamber 22 may be made of a dielectric material.
- the plasma generator 20 may employ a microwave plasma source having the microwave generator 60 as a main plasma source.
- the plasma chamber 21 may be configured as a waveguide.
- 22 and 23 are flowcharts illustrating a plasma generating method of the present invention.
- a process of generating plasma using the Fire chamber 30 and the plasma generator 20 of the present invention is controlled by a controller (not shown).
- the ignition controller 52 for plasma ignition is driven in the fire chamber 30.
- step S12 it is determined whether or not plasma ignition has occurred in the fire chamber 30.
- the plasma ignition is performed in the fire chamber chamber 30, the plasma ignition is maintained in the fire chamber 30 in step S14.
- step S16 it is determined whether the plasma is ignited and generated in the plasma generator 20.
- the plasma ignition is turned off in the fire chamber in step S18.
- the plasma ignition of the fire chamber 30 may be maintained as shown in FIG. 23 even after the plasma is generated in the plasma generator 20. That is, a section in which the ignition plasma source for the fire chamber 30 is maintained in an on state may be present in a section maintained after the plasma is generated in the plasma chamber 21.
- Embodiments of the fire chamber, the plasma generator, and the plasma generating method of the present invention described above are merely exemplary, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various modifications and equivalent embodiments. You can see that it is possible. Therefore, it will be understood that the present invention is not limited only to the form mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
- process chamber 20 plasma generator
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Abstract
A fire chamber of the present invention comprises: a hollow fire chamber body that has a plasma ignition region; a gas flow channel connected to the plasma ignition region and a plasma discharge channel of a plasma chamber; and an ignition plasma source that ignites plasma in the plasma ignition region, wherein a plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel after the ignition of the plasma in the plasma ignition region so that plasma is generated in the plasma chamber. After plasma is ignited in the plasma ignition region of the fire chamber, a plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel so that plasma is generated in the plasma chamber. Accordingly, the initial plasma ignition is not performed in the plasma discharge channel, which reduces particles caused by damage to the inside of the plasma chamber due to an arc discharge that may be generated during the initial plasma ignition.
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.The present invention relates to a plasma generator and a plasma generating method, and more particularly, to a fire chamber for generating a plasma, a plasma generator having the same, and a plasma generating method.
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.Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, molecules. The active gas is widely used in various fields, and typically, variously used in semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, and ashing.
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.In recent years, wafers and LCD glass substrates for the manufacture of semiconductor devices are becoming larger. Therefore, there is a demand for a plasma source having a high controllability with respect to plasma ion energy and having a large-area processing capacity. The use of remote plasma in semiconductor manufacturing processes using plasma is known to be very useful. For example, it is usefully used in cleaning process chambers and ashing processes for photoresist strips. However, as the size of the substrate to be processed increases, the volume of the process chamber is also increasing, and a plasma source capable of sufficiently remotely supplying high density active gas is required.
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.In the remote plasma generator, various plasma sources are used according to the plasma generation method. For example, inductively coupled plasma sources, capacitively coupled plasma sources, microwave plasma sources, and the like are used in remote plasma generators. In the case of an inductively coupled plasma source, a method employing a transformer is particularly called a transformer coupled plasma. The remote plasma generator using a transformer coupled plasma source has a structure in which a magnetic core having a primary winding coil is mounted on a chamber body of a toroidal structure.
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.On the other hand, the initial ignition performance is a very important factor in the remote plasma generator. Failure or delay of initial ignition renders the process inoperable in the process chamber in which the remote plasma generator is mounted. As a result, research and development efforts on the initial ignition technology are continuously made in the remote plasma generator. However, there is a situation in which a remote plasma generator having a high initial ignition capability has not been provided under various conditions such as gas flow rate, gas flow rate, type of process gas, and plasma generation capacity. In addition, the ignition technology of the remote plasma generator thus far is such that arc discharge for initial ignition is made by an electrode which is capacitively coupled directly to the plasma channel formed inside the plasma chamber body of the remote plasma generator. This inevitably provides a problem that the interior of the plasma chamber body may be damaged. It can also cause particles due to internal damage.
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.It is an object of the present invention to reduce the generation of internal particles due to arc discharge, which can be generated in the plasma ignition step by not igniting the plasma directly in the plasma discharge channel formed in the plasma chamber of the plasma generator. The present invention provides a fire chamber capable of independently igniting a plasma, a plasma generator having the same, and a plasma generating method using the same.
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.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a fire chamber. The fire chamber of the present invention comprises: a hollow fire chamber body having a plasma ignition region; A gas flow channel connected to the plasma ignition region and a plasma discharge channel of a plasma chamber; And an ignition plasma source for igniting a plasma in the plasma ignition region, wherein after the plasma is ignited in the plasma ignition region, plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel to supply the plasma. Plasma is generated in the chamber.
일 실시예에 있어서, 상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 용량 결합된 플라즈마 방전을 유도하는 용량 결합 전극을 포함한다.In one embodiment, the ignition plasma source comprises a capacitively coupled electrode for inducing a plasma discharge capacitively coupled to the plasma ignition region.
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.In one embodiment, the Fire chamber body includes an opening and an insulating window disposed in the opening, wherein the capacitive coupling electrode is provided on the insulating window outside the plasma ignition region.
일 실시예에 있어서, 상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 유도 결합된 플라즈마 방전을 유도하는 유도 안테나 코일을 포함한다.In one embodiment, the ignition plasma source comprises an induction antenna coil for inducing a plasma discharge inductively coupled to the plasma ignition region.
일 실시예에 있어서, 상기 화이어 챔버는 유전체 윈도우를 포함하며, 상기 유도 안테나 코일은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 절연 윈도우 위에 설치된다.In one embodiment, the Fire chamber includes a dielectric window, and the induction antenna coil is installed over the insulating window outside of the plasma ignition region.
일 실시예에 있어서, 상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 광을 조사하여 플라즈마를 점화시키는 광원을 포함한다.In one embodiment, the ignition plasma source comprises a light source for igniting the plasma by irradiating light to the plasma ignition region.
일 실시예에 있어서, 상기 화이어 챔버는 광 투과성 윈도우를 포함하며, 상기 광원은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 광 투과성 윈도우 위에 설치된다.In one embodiment, the Fire chamber comprises a light transmissive window, wherein the light source is installed above the light transmissive window outside of the plasma ignition region.
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.In one embodiment, the fire chamber includes a gas inlet through which gas is supplied, and gas introduced into the plasma ignition region through the gas inlet is supplied to the plasma discharge channel through the gas distribution channel.
일 실시예에 있어서, 상기 화이어 챔버는 상기 가스 유동 채널을 통하여 상기 플라즈마 방전 채널로 유입된 가스를 제공받는다.In one embodiment, the Fire chamber is provided with gas introduced into the plasma discharge channel through the gas flow channel.
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.Another aspect of the invention relates to a plasma generator. According to another aspect of the present invention, a plasma generator includes: a hollow plasma chamber having a plasma discharge channel; A main plasma source for generating plasma in the plasma discharge channel; And a fire chamber comprising a hollow fire chamber body having a plasma ignition region, a gas flow channel connected to said plasma ignition region and said plasma discharge channel, and an ignition plasma source for igniting a plasma in said plasma ignition region. After plasma ignition in the plasma ignition region, plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel to generate plasma in the plasma discharge channel.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 플라즈마 소스는 변압기 결합 플라즈마 소스이다.In one embodiment, the main plasma source is a transformer coupled plasma source.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마 소스이다.In one embodiment, the main plasma source is an inductively coupled plasma source.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 플라즈마 소스는 용량 결합 플라즈마 소스이다.In one embodiment, the main plasma source is a capacitively coupled plasma source.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 플라즈마 소스는 마이크로웨이브 플라즈마 소스이다.In one embodiment, the main plasma source is a microwave plasma source.
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.Another aspect of the invention is a plasma generating method. Plasma generating method according to another aspect of the present invention comprises the steps of: plasma ignition in the Fire chamber; Flowing the plasma gas through a gas flow path connected between the Fire chamber and the plasma chamber; And generating plasma in the plasma chamber.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생되면, 상기 화이어 챔버를 위한 점화 플라즈마 소스는 오프된다.In one embodiment, when plasma is generated in the plasma chamber, the ignition plasma source for the Fire chamber is turned off.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생된 후 유지되는 구간에서 상기 화이어 챔버를 위한 점화 플라즈마 소스는 온 상태를 유지한다.In one embodiment, the ignition plasma source for the fire chamber remains on in a section maintained after the plasma is generated in the plasma chamber.
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.According to the fire chamber and the plasma generator of the present invention, after the plasma is ignited in the plasma ignition region of the fire chamber, plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel to generate plasma in the plasma chamber. Therefore, since the initial plasma ignition is not performed in the plasma discharge channel, particle generation due to damage to the inside of the plasma chamber body is reduced by arcuate discharge that may occur during the initial ignition.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 시스템의 전반적인 구성을 보여주는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a plasma processing system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 플라즈마 챔버의 단면 구조를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a cross-sectional structure of the plasma chamber.
도 3과 도 4는 화이어 챔버의 구조를 보여주는 분해 사시도와 단면도이다.3 and 4 are exploded perspective and sectional views showing the structure of the fire chamber.
도 5는 화이어 챔버의 전극 장착 구조의 변형 예를 보여주는 부분 단면도이다.5 is a partial cross-sectional view showing a modification of the electrode mounting structure of the fire chamber.
도 6 내지 도 8은 화이어 챔버의 가스 유동 홀의 변형들을 보여주는 도면이다.6 to 8 show variations of the gas flow holes of the fire chamber.
도 9는 두 개의 용량 결합 전극이 설치된 화이어 챔버의 변형예를 보여주는 도면이다.9 is a view showing a modification of the fire chamber in which two capacitive coupling electrodes are installed.
도 10 내지 도 12는 화이어 챔버의 변형들을 보여주는 도면이다.10-12 show variations of the fire chamber.
도 13 내지 도 15는 화이어 챔버와 플라즈마 발생기의 가스 공급 경로의 구성 예들을 보여주는 도면이다.13 to 15 are diagrams showing examples of the gas supply paths of the fire chamber and the plasma generator.
도 17 내지 도 21은 본 발명의 플라즈마 발생기에 채용 가능한 플라즈마 발생기들을 보여주는 도면이다.17 to 21 are diagrams showing plasma generators that may be employed in the plasma generator of the present invention.
도 22 및 도 23은 본 발명의 발생 방법을 예시하는 순서도이다.22 and 23 are flowcharts illustrating the generation method of the present invention.
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.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same configuration in each drawing is shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 시스템의 전반적인 구성을 보여주는 개략도이고 도 2는 플라즈마 챔버의 단면 구조를 보여주는 도면이다.1 is a schematic view showing an overall configuration of a plasma processing system according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of a plasma chamber.
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.Referring to FIG. 1, a plasma processing system according to a preferred embodiment of the present invention includes a process chamber 10, a plasma generator 20, and a fire chamber 30. Initial plasma ignition takes place in the fire chamber 30. Subsequently, the plasma gas generated inside the fire chamber 30 is supplied to the plasma generator 20 through the gas flow channel 40 to generate plasma in the plasma generator 20. The plasma gas generated in the plasma generator 20 is remotely supplied to the process chamber 10 through the adapter 42.
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.Referring to FIG. 2, the plasma generator 20 has a transformer coupled plasma source structure in which a plasma chamber 21 having an annular plasma discharge channel 22 and a transformer 23 are coupled to each other. In this embodiment, the main plasma source mounted to the plasma generator 20 illustrates a transformer coupled plasma source, but various types of plasma sources may be employed as described below.
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.The plasma chamber 21 has a plasma chamber body 24 that forms an annular discharge channel 22. The plasma chamber body 24 includes one or more insulating gaps 26 when composed of a conductor material. For example, four insulation gaps 26 may be provided when four hollow discharge tubes are combined in an annular structure. If the plasma chamber body 24 is made of a non-conductive material, it does not have an insulating gap 26. One or more magnetic cores 25 that make up the transformer 23 are mounted to be crosslinked to the annular plasma chamber body 24. The primary winding coil (not shown) is wound around the magnetic core 25. The plasma generated in the plasma discharge channel 22 forms the secondary side of the transformer 23. The plasma chamber body 24 is provided with a gas outlet 27 and a gas flow hole 28.
도 3과 도 4는 화이어 챔버의 구조를 보여주는 분해 사시도와 단면도이다.3 and 4 are exploded perspective and sectional views showing the structure of the fire chamber.
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.Referring to FIGS. 3 and 4, the fire chamber 30 has a hollow fire chamber body 32 having a plasma ignition region 31. The fire chamber body 32 is assembled with an upper plate 32a and a lower body 32b with an o-ring (not shown) therebetween. A gas flow hole 33 is formed in the lower body 32b to form a gas flow channel 40 connected to the plasma ignition region 31 and the plasma discharge channel 22 of the plasma chamber 21. An opening 34 is formed in the upper plate 32a, and an insulating window 35 is provided in the opening 34 with the O-ring 37 interposed therebetween. The capacitive coupling electrode 36 is provided on the insulating window 35 outside the plasma ignition region 31. The capacitive coupling electrode 36 functions as an ignition plasma source for igniting the plasma in the plasma ignition region 31. The gas flow hole 28 of the plasma chamber 21 and the gas flow hole 33 of the fire chamber 30 constitute a gas flow channel 40 connecting the plasma ignition region 31 and the plasma discharge channel.
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.In the plasma processing system as described above, after the plasma is ignited in the plasma ignition region 31 of the fire chamber 30, the plasma gas is transferred from the plasma ignition region 31 to the plasma discharge channel 22 through the gas flow channel 40. Supplied to generate plasma in the plasma chamber 21. Since the initial plasma ignition is not performed in the plasma discharge channel 22, the generation of particles due to damage inside the plasma chamber body 24 is reduced by the arcous discharge that may be generated during the initial ignition.
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.The fire chamber body 32 is made of a conductive material and is capacitively coupled with the capacitive coupling electrode 36 and the insulating window 35 interposed therebetween. At this time, in order to prevent arc discharge from occurring outside the fire chamber 30, as shown in FIG. 5, an insulating window 35 is installed to block the opening 33 and an O-ring at an edge thereof. 37 and an insulating protective ring 38 are configured. The capacitive coupling electrode 36 is provided thereon. Alternatively, although not shown in the drawing, an insulating cover may be installed to completely surround the capacitive coupling electrode 36.
도 6 내지 도 8은 화이어 챔버의 가스 유동 홀의 변형들을 보여주는 도면이다.6 to 8 show variations of the gas flow holes of the fire chamber.
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.5 and 6, the gas flow hole 33 of the fire chamber body 32 constituting the gas flow channel 40 may have a porous hole structure. The porous holes of the gas flow holes 33 can be arranged in parallel to the plasma discharge channels 22 or perpendicular to the plasma discharge channels 22. It is also possible for the plasma discharge channel 22 and the opening 34 of the fire chamber 30 to face or deflect.
도 9는 두 개의 용량 결합 전극이 설치된 화이어 챔버의 변형예를 보여주는 도면이다.9 is a view showing a modification of the fire chamber in which two capacitive coupling electrodes are installed.
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.Referring to FIG. 9, the fire chamber 30 according to the modification may be installed such that two capacitive coupling electrodes 36 face each other. In this case, the two capacitive coupling electrodes 36 may be supplied with alternating current power having the same phase or with alternating current power having different phases, respectively.
도 10 내지 도 12는 화이어 챔버의 변형들을 보여주는 도면이다.10-12 show variations of the fire chamber.
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.10 and 11, the ignition plasma source provided in the fire chamber 30 may be modified in various ways. For example, as shown in FIG. 10, an induction antenna coil 39 may be mounted to the Fire chamber body 32 in a helical fashion. Alternatively, one side of the fire chamber body 32 may be mounted in a spiral shape. When the ignition plasma source is configured as an inductively coupled plasma source as described above, a dielectric window (not shown) is installed in the fire chamber body 32. Alternatively, the fire chamber body 32 may be entirely composed of a dielectric material.
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.Referring to FIG. 12, the ignition plasma source of the fire chamber 30 may be a structure that is ignited by light. In this case, the fire chamber 30 is provided with a light transmissive window 46 and a light source 47 for irradiating light to the plasma ignition region 31 of the fire chamber 30 thereon.
도 13 내지 도 15는 화이어 챔버와 플라즈마 발생기의 가스 공급 경로의 구성 예들을 보여주는 도면이다.13 to 15 are diagrams showing examples of the gas supply paths of the fire chamber and the plasma generator.
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.Referring to FIG. 13, the process gas supplied from the gas supply source (not shown) is supplied to the plasma generator 20 through the first gas supply channel 43 in which the gas valve 44 is installed and the gas flow channel 30 is closed. A portion of the fire chamber 30 may be supplied through the fire chamber 30. In this case, as shown in FIG. 14, a gas valve 45 may be added to the gas flow channel 40. The gas valve 45 may be opened in the plasma ignition operation section and may be closed when the plasma ignition is completed.
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.Referring to FIG. 15, a process gas supplied from a gas supply source (not shown) may be supplied to the Fire chamber 30 through the first gas supply channel 43 in which the gas valve 44 is installed. The gas supplied to the fire chamber 30 is again supplied to the plasma generator 20 through the gas flow channel 40.
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.Referring to FIG. 16, process gas supplied from a gas supply source (not shown) is supplied to the fire chamber 30 through the first gas supply channel 43 in which the gas valve 44 is installed, and together with the gas valve 49. Is supplied to the plasma generator 20 through the second gas supply channel 45 is installed. In this case, in the plasma ignition operation section, the process valves are simultaneously supplied to the fire chamber 30 and the plasma chamber 20, and after the plasma is ignited, the gas valves 43 and 49 are supplied to supply the process gas only to the plasma generator. Switching operation can be performed.
도 17 내지 도 21은 본 발명의 플라즈마 발생기에 채용 가능한 플라즈마 발생기들을 보여주는 도면이다.17 to 21 are diagrams showing plasma generators that may be employed in the plasma generator of the present invention.
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.Referring to FIG. 17, the plasma generator 20 may employ a transformer coupled plasma source having a transformer 23 coupled to the plasma chamber 22 as a main plasma source. The primary winding coil 29 of the transformer 23 is connected to the AC switching power supply 50 to receive AC power for plasma generation. The ignition controller 52 supplies ignition power to the ignition plasma source provided in the fire chamber 30. The power supplied from the ignition controller 52 may be supplied from the AC switching power supply 50 or may include a separate power supply source.
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.Referring to FIG. 18, the plasma generator 20 may employ a transformer coupled plasma source having a transformer 23 coupled to a plasma chamber 22 in which yarn ends are connected to the process chamber 10 as a main plasma source.
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.Referring to FIGS. 19 and 20, the plasma generator 20 may employ an inductively coupled plasma source in which an induction antenna coil 29 is mounted in the plasma chamber 22 as a main plasma source. In this case, the plasma chamber 22 includes a dielectric window (not shown). Alternatively, the plasma chamber 22 may be made of a dielectric material.
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.Referring to FIG. 21, the plasma generator 20 may employ a microwave plasma source having the microwave generator 60 as a main plasma source. In this case, the plasma chamber 21 may be configured as a waveguide.
도 22 및 도 23은 본 발명의 플라즈마 발생 방법을 예시하는 순서도이다.22 and 23 are flowcharts illustrating a plasma generating method of the present invention.
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.Referring to FIG. 22, a process of generating plasma using the Fire chamber 30 and the plasma generator 20 of the present invention is controlled by a controller (not shown). In step S10, the ignition controller 52 for plasma ignition is driven in the fire chamber 30. In step S12, it is determined whether or not plasma ignition has occurred in the fire chamber 30. When the plasma ignition is performed in the fire chamber chamber 30, the plasma ignition is maintained in the fire chamber 30 in step S14. Subsequently, in step S16, it is determined whether the plasma is ignited and generated in the plasma generator 20. When plasma is generated in the plasma generator 20, the plasma ignition is turned off in the fire chamber in step S18.
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.As another example, the plasma ignition of the fire chamber 30 may be maintained as shown in FIG. 23 even after the plasma is generated in the plasma generator 20. That is, a section in which the ignition plasma source for the fire chamber 30 is maintained in an on state may be present in a section maintained after the plasma is generated in the plasma chamber 21.
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.Embodiments of the fire chamber, the plasma generator, and the plasma generating method of the present invention described above are merely exemplary, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various modifications and equivalent embodiments. You can see that it is possible. Therefore, it will be understood that the present invention is not limited only to the form mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
부호의 설명:Description of Codes:
10: 공정 챔버 20: 플라즈마 발생기10: process chamber 20: plasma generator
21: 플라즈마 챔버 22: 플라즈마 방전 채널21: plasma chamber 22: plasma discharge channel
23: 변압기 24: 플라즈마 챔버 바디23: transformer 24: plasma chamber body
25: 마그네틱 코어 26: 절연 갭25: magnetic core 26: insulation gap
27: 가스 출구 28: 가스 유동 홀27: gas outlet 28: gas flow hole
29: 일차 권선 코일 30: 화이어 챔버29: primary winding coil 30: Fire chamber
31: 플라즈마 점화 영역 32: 화이어 챔버 바디31: plasma ignition region 32: fire chamber body
33: 가스 유동 홀 34: 개구부33: gas flow hole 34: opening
35: 절연 윈도우 36: 용량 결합 전극35: insulating window 36: capacitive coupling electrode
37: 오-링 38: 보호 링37: O-ring 38: Protective ring
39: 유도 안테나 코일 40: 가스 유동 채널39: induction antenna coil 40: gas flow channel
42: 어댑터 43: 제1 가스 공급 채널42: adapter 43: first gas supply channel
44, 45, 49: 가스 밸브 46: 광 투과 윈도우44, 45, 49: gas valve 46: light transmitting window
47: 광원 48: 제2 가스 공급 채널47: light source 48: second gas supply channel
50: 교류 스위칭 전원 52: 점화 제어기50: AC switching power supply 52: ignition controller
54: 유도 안테나 코일 60: 마이크로웨이브 발생기54: induction antenna coil 60: microwave generator
Claims (17)
- 플라즈마 점화 영역을 갖는 중공의 화이어 챔버 바디;A hollow fire chamber body having a plasma ignition region;상기 플라즈마 점화 영역과 플라즈마 챔버의 플라즈마 방전 채널과 연결되는 가스 유동 채널; 및A gas flow channel connected to the plasma ignition region and a plasma discharge channel of a plasma chamber; And상기 플라즈마 점화 영역에서 플라즈마를 점화시키는 점화 플라즈마 소스를 포함하고,An ignition plasma source for igniting a plasma in the plasma ignition region,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.And after the plasma is ignited in the plasma ignition region, plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel to generate plasma in the plasma chamber.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 용량 결합된 플라즈마 방전을 유도하는 용량 결합 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버.And the ignition plasma source comprises a capacitively coupled electrode for inducing a plasma discharge capacitively coupled to the plasma ignition region.
- 제2항에 있어서,The method of claim 2,상기 화이어 챔버 바디는 개구부와 상기 개구부에 설치되는 절연 윈도우를 포함하며,The fire chamber body includes an opening and an insulating window installed in the opening,상기 용량 결합 전극은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 절연 윈도우 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버.And the capacitive coupling electrode is disposed on the insulating window outside the plasma ignition region.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 유도 결합된 플라즈마 방전을 유도하는 유도 안테나 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버.And wherein the ignition plasma source comprises an induction antenna coil for inducing a plasma discharge inductively coupled to the plasma ignition region.
- 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein상기 화이어 챔버는 유전체 윈도우를 포함하며,The fire chamber comprises a dielectric window,상기 유도 안테나 코일은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 절연 윈도우 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버.And the induction antenna coil is installed on the insulating window outside of the plasma ignition region.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 점화 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 점화 영역에 광을 조사하여 플라즈마를 점화시키는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버.The ignition plasma source comprises a light source for irradiating light to the plasma ignition region to ignite the plasma.
- 제6항에 있어서,The method of claim 6,상기 화이어 챔버는 광 투과성 윈도우를 포함하며,The fire chamber comprises a light transmissive window,상기 광원은 상기 플라즈마 점화 영역의 외부에서 상기 광 투과성 윈도우 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버.And the light source is installed on the light transmissive window outside of the plasma ignition region.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 화이어 챔버는 가스를 공급 받는 가스 입구를 포함하고,The fire chamber includes a gas inlet through which gas is supplied;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.And a gas introduced into the plasma ignition region through the gas inlet is supplied to the plasma discharge channel through the gas distribution channel.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 화이어 챔버는 상기 가스 유동 채널을 통하여 상기 플라즈마 방전 채널로 유입된 가스를 제공받는 것을 특징으로 하는 화이어 챔버.The fire chamber is characterized in that the fire chamber receives the gas flowing into the plasma discharge channel through the gas flow channel.
- 플라즈마 방전 채널을 갖는 중공의 플라즈마 챔버;A hollow plasma chamber having a plasma discharge channel;상기 플라즈마 방전 채널에 플라즈마를 발생하기 위한 메인 플라즈마 소스; 및A main plasma source for generating plasma in the plasma discharge channel; And플라즈마 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,A fire chamber comprising a hollow fire chamber body having a plasma ignition region, a gas flow channel connected to said plasma ignition region and said plasma discharge channel, and an ignition plasma source for igniting a plasma in said plasma ignition region;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.And after plasma ignition in the plasma ignition region, plasma gas is supplied from the plasma ignition region to the plasma discharge channel through the gas flow channel to generate plasma in the plasma discharge channel.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 메인 플라즈마 소스는 변압기 결합 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생기.And the main plasma source is a transformer coupled plasma source.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 메인 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생기.And the main plasma source is an inductively coupled plasma source.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 메인 플라즈마 소스는 용량 결합 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생기.And the main plasma source is a capacitively coupled plasma source.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 메인 플라즈마 소스는 마이크로웨이브 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생기.And the main plasma source is a microwave plasma source.
- 화이어 챔버에서 플라즈마 점화가 이루어지는 단계;Plasma ignition is performed in a Fire chamber;화이어 챔버와 플라즈마 챔버 사이에 연결된 가스 유동로를 통하여 플라즈마 가스가 유동되는 단계; 및Flowing the plasma gas through a gas flow path connected between the Fire chamber and the plasma chamber; And플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 방법.And generating a plasma in the plasma chamber.
- 제15항에 있어서,The method of claim 15,상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 발생되면, 상기 화이어 챔버를 위한 점화 플라즈마 소스는 오프되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 방법.And when the plasma is generated in the plasma chamber, the ignition plasma source for the fire chamber is turned off.
- 제15항에 있어서,The method of claim 15,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.And a section in which the ignition plasma source for the fire chamber maintains an on state in a section maintained after the plasma is generated in the plasma chamber.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15855887 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15855887 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |