KR100686212B1 - 외부 방전 브릿지를 구비하는 유도 플라즈마 소오스 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 유도 플라즈마 소오스는 플라즈마 반응 챔버의 상부면에 적어도 하나의 외부 방전 브릿지를 구비한다. 외부 방전 브릿지는 비도전체로 구성된다. 전원 공급원에 연결된 권선 코일이 구비되는 마그네틱 코어가 외부 방전 브릿지의 양측으로 장착된다. 마그네틱 코어와 외부 방전 브릿지 사이에는 냉각관이 설치된다. 냉각관은 도전체로 구성되며, 양측 냉각관에 연결된 두 개의 점화 전극은 외부 방전 브릿지에 서로 대향되게 설치된다. 플라즈마 반응 챔버의 상부면에는 냉각실이 구비된다. 외부 방전 브릿지에 설치되는 냉각관과 플라즈마 반응 챔버의 상부면에 설치되는 냉각실에 의해서 외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버에 열손상이 발생되는 것을 방지한다. 외부 방전 브릿지에 설치되는 냉각관을 이용하여 점화 전극을 구성함으로 별도의 점화 전극과 점화용 전원을 구비할 필요가 없음으로 장비 구성 효율을 높일 수 있다. 플라즈마 반응 챔버의 내부에 확산 유도기와 배플 평판 그리고 다수의 전극쌍을 갖는 플라즈마 확산 수단을 구비함으로 플라즈마 반응 챔버의 내부에 고밀도의 균일한 그리고 넓은 볼륨의 플라즈마를 얻을 수 있다.
플라즈마, 유도 결합 플라즈마, ICP

Description

외부 방전 브릿지를 구비하는 유도 플라즈마 소오스{INDUCTIVE PLASMA SOURCE WITH EXTERNAL DISCHARGE BRIDGE}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버의 사시도;
도 2는 도 1의 외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버의 결합 구조를 보여주는 도면;
도 3 내지 도 5는 도 1의 외부 방전 브릿지의 사시도, 평면도 및 단면도;
도 6은 외부 방전 브릿지의 가스 입구의 노즐 구조를 보여주는 단면도;
도 7은 가스 입구의 노즐 구조를 변형한 예를 보여주는 단면도;
도 8 내지 도 11은 점화 전극의 다양한 변형 구조를 보여주는 사시도 및 평면도;
도 12는 도 1의 플라즈마 처리 챔버의 전체 단면도;
도 13은 도 12의 확산 유도기의 사시도;
도 14 내지 도 16은 마그네틱 코어와 냉각관이 플라즈마 반응 챔버의 상부면과 수평 되게 장착된 외부 방전 브릿지의 사시도, 평면도, 및 단면도;
도 17 및 도 18은 다수의 외부 방전관 브릿지를 장착한 플라즈마 처리 챔버의 사시도;
도 19 및 도 20은 가스 입구에 가스 연결관을 설치한 외부 방전 브릿지의 사시도 및 단면도;
도 21은 직교 형태로 설치된 가스 연결관을 갖는 외부 방전 브릿지의 사시도;
도 22는 플라즈마 반응 챔버의 상부면에 냉각실을 구비한 플라즈마 처리 챔버의 사시도;
도 23은 도 22의 외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버의 결합 구조를 보여주는 도면;
도 24 및 도 25는 외부 방전 브릿지의 사시도, 평면도;
도 26은 외부 방전 브릿지가 플라즈마 반응 챔버의 상부면에 결합된 구조를 보여주는 단면도;
도 27은 플라즈마 반응 챔버의 내부에 확산 전극쌍이 설치된 플라즈마 처리 챔버의 단면도;
도 28은 도 27의 A-A 단면도;
도 29는 위상/전압 제어부에 의한 전원 공급 제어 수순의 흐름도;
도 30a 내지 도 30c는 전원 공급 제어 수순에 따라 내부 확산 전극쌍으로 공급되는 전원의 파형도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 플라즈마 반응 챔버 19: 확산 유도기
20: 외부 방전 브릿지 21: 가스 입구
24a, 24b: 가스 출구 25: 브릿지 몸체
30a, 30b: 마그네틱 코어 31a, 31b: 권선 코일
40a, 40b: 냉각관 45a, 45b: 점화 전극
50: 공통 플랜지 54: 냉각실
본 발명은 플라즈마 소스(plasma source)에 관한 것으로, 구체적으로는 외부 방전관 브릿지를 구비하는 유도 결합 플라즈마 소스(inductive coupled plasma source)에 관한 것이다.
플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 소스는 산업 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 예를 들어, 반도체 장치의 생산 공정에서는 반도체 웨이퍼나 액정 디스플레이 장치의 세정(cleaning), 식각(etching), 도포(deposition) 공정에 플라즈마가 사용된다.
ICP(inductive coupled plasma) 또는 TCP(transformer coupled plasma) 발생 기술에 관해서는 이 응용 분야에서 널리 연구되어 오고 있다. RF ICP 방식은 플라즈마 발생을 위한 전자기 에너지를 제공함에 있어 플라즈마에 접촉되는 전극을 갖 지 않는 이점을 제공한다. 초기 ICP 방식의 플라즈마 소스에 관한 기술로 1984년 2월 14일 알란 알 레인버그 등에게 허여된 미국특허공보 제4,431,898호에 플라즈마 에칭 및 레지스트 스트립핑을 위한 유도 결합 방전에 관한 기술이 개시되어 있다.
반도체 장치의 생산에 있어서 대형 사이즈의 웨이퍼를 효과적으로 가공할 수 있는 보다 넓은 볼륨과 균일도 그리고 고밀도를 갖는 플라즈마 소스가 요구되고 있다. 액정 디스플레이 패널의 생산에 있어서도 대형 사이즈의 액정 디스플레이 패널의 가공을 가능하게 하는 플라즈마 소스가 요구되고 있다.
2002년 5월 21일 에제니 브이 션코에게 허여된 미국특허공보 제6392351호에 외부 방전 브리지를 갖는 유도 RF 플라즈마 소스에 관한 기술이 개시되어 있다. 그리고 2002년 8월 13일 레오나드 제이 마호니 등에게 허여된 미국특허공보 제6432260호에 프로세스 가스 및 재료를 위한 유도 결합 링-플라즈마 소스 장치 그리고 그 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
상기 미국특허공보 제6392351호와 제6432260호에 개시된 기술에서는 트랜스포머가 결합된 C-형상 브리지(C-shape bridge)를 이용하여 플라즈마를 발생한다. 그런데, 넓은 볼륨으로 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해서는 높은 에너지가 트랜스포머에 공급되어야 함으로 고열이 발생되어 C-형상 브릿지와 챔버 하우징의 상단면이 열손상이 발생될 우려가 있다. 또한, C-형상 브리지와 작업 챔버(working chamber or process chamber)의 연결 구조만으로는 플라즈마 가스가 작업 챔버 내부에 고밀도를 유지하면서 균일하게 확산되기에는 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 균일도가 높은 넓은 볼륨의 플라즈마를 얻을 수 있는 유도 플라즈마 소오스를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버에 열손상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 유도 플라즈마 소오스를 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 유도 플라즈마 소오스는: 상부면에 적어도 두 개의 홀을 구비하고, 내부에 피처리 작업편이 놓여지는 서셉터를 갖는 플라즈마 반응 챔버; 플라즈마 반응 챔버의 외측에 위치하고, 상기 적어도 두 개의 홀에 결합되는 적어도 하나의 외부 방전 브릿지; RF 전원을 공급하는 전원 공급원; 외부 방전 브릿지를 감싸도록 장착된 적어도 하나의 마그네틱 코어, 상기 마그네틱 코어는 외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버의 내부로 플라즈마를 여기하기 위한 기전력을 발생하기 위하여 전원 공급원에 연결된 권선 코일을 구비하며; 외부 방전 브릿지와 마그네틱 코어 사이에 설치되는 적어도 하나의 냉각관을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 외부 방전 브릿지는 비도전체로 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 외부 방전 브릿지는: 상기 플라 즈마 반응 챔버의 하나의 홀에 연결되는 제1 브릿지 래그와 다른 홀에 연결되는 제2 브릿지 래그를 갖는 C-형상의 중공형의 브릿지 몸체; 브릿지 몸체의 상단 중앙 부분에 돌출되어 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스를 받아들이는 가스 입구; 및 제1 및 제2 브릿지 래그의 각 끝단으로서 상기 두 개의 홀에 삽입되는 제1 및 제2 가스 출구를 갖는다. 상기 가스 입구와 제1 및 제2 가스 출구는 플랜지 구조를 갖는다. 상기 가스 입구는 내경이 원만히 증가/감소하거나, 단계적으로 증가/감소하는 구조와 노즐 구조를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 외부 방전 브릿지는 가스 입구의 상단에 관의 중심부가 연결되며 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스가 가스 입구로 제공되게 하는 가스 연결관을 더 포함한다. 상기 가스 연결관의 양단과 제1 및 제2 가스 출구는 플랜지 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 소오스.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제1항에 있어서, 상기 냉각관은 외부 방전 브릿지를 감싸는 냉각관 몸체; 냉각관 몸체에 연결된 냉각수 입구와 냉각수 출구; 냉각수 입구로부터 냉각수 출구로 냉각수의 흐름이 굴곡 되게 유도하기 위해 냉각관 몸체의 내부에 설치되는 적어도 하나의 유도 격판을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 외부 방전 브릿지는 상기 플라즈마 반응 챔버의 하나의 홀에 연결되는 제1 브릿지 래그와; 다른 홀에 연결되는 제2 브릿지 래그를 갖는 C-형상의 중공형의 브릿지 몸체를 갖고, 상기 마그네틱 코어는 제1 브릿지 래그에 설치되는 제1 마그네틱 코어와; 제2 브릿지 래그에 설치되는 제2 마그네틱 코어를 구비하며, 상기 냉각관은 제1 브릿지 래그와 제1 마그네틱 코어 사이에 설치되는 제1 냉각관과; 제2 브릿지 래그와 제2 마그네틱 코어 사이에 설치되는 제2 냉각관을 구비한다.
상기 제1 냉각관 및 제2 냉각관은 도전체로 구성되며, 상기 제1 냉각관은 전기적으로 연결되는 제1 점화 전극을 상기 제2 냉각관은 전기적으로 연결되는 제2 점화 전극을 각기 더 구비하며, 제1 및 제2 점화 전극은 상기 외부 방전 브릿지에 배치되고; 제1 및 제2 마그네틱 코어는 서로 반대 극성의 유도 기전력이 발생되도록 각기 권선 코일이 설치되며, 상기 제1 냉각관 및 제2 냉각관이 서로 반대 극성의 유도 기전력에 의해 반대 극성의 유도 전압이 발생되어 제1 및 제2 점화 전극이 플라즈마 방전을 위한 점화를 일으킨다.
상기 제1 및 제2 점화 전극은 제1 및 제2 냉각관으로부터 연장되어서 외부 방전 브릿지를 사이에 두고 마주 대향하도록 배치된다. 또는 상기 제1 및 제2 점화 전극은 외부 방전 브릿지의 관에 링형태로 결합되되, 제1 점화 전극이 제2 냉각관에 가깝게 설치되고 제2 점화 전극이 제1 냉각관에 가깝게 설치된다.
본 발명의 바람직한 실시예 있어서, 상기 플라즈마 반응 챔버는 내측 상단 영역에 가로질러 설치되고, 관통된 다수의 홀이 형성된 배플 평판(baffle plate)을 포함한다. 상기 플라즈마 반응 챔버는 전체적으로 고깔 형상을 갖고 상부가 개방되며, 플라즈마 반응 챔버의 내측 천정과 배플 평판 사이에 설치되어 외부 방전 브릿지를 통해 입력되는 플라즈마 가스가 플라즈마 반응 챔버의 내측 하부로 고르게 확산되도록 유도하는 확산 유도기를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 서셉터로 바이어스 전원을 공급 하는 바이어스 전원 공급부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 반응 챔버는 적어도 두 개의 홀을 포함하도록 외측 상부면에 형성된 냉각실을 포함한다. 상기 외부 방전 브릿지는 플라즈마 반응 챔버의 하나의 홀에 연결되는 제1 브릿지 래그와 다른 홀에 연결되는 제2 브릿지 래그를 갖는 C-형상의 중공형의 브릿지 몸체와; 제1 및 제2 브릿지 래그의 각 끝단으로서 상기 두 개의 홀에 각기 연결되는 제1 및 제2 가스 출구를 구비하며, 제1 및 제2 가스 출구는 상기 냉각실의 상부를 덮어 밀봉하는 공통 플랜지 구조를 갖는다.
상기 냉각실은 상기 공통 플랜지와 상기 두 개의 홀 사이에 설치되는 제1 및 제2 오링; 공통 플랜지와 플라즈마 반응 챔버 사이에 설치되는 제3 오링을 포함한다. 상기 냉각실은 공통 플랜지에 형성된 냉각수 입구과 냉각수 출구를 포함한다. 상기 외부 방전 브릿지는 브릿지 몸체의 상단 중앙 부분에 돌출되어 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스를 받아들이는 가스 입구를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 플라즈마 반응 챔버의 내부에서 플라즈마 가스가 균일하게 확산되도록 플라즈마 이온 입자의 가속 경로를 유도하는 플라즈마 확산 수단을 더 포함한다. 상기 플라즈마 확산 수단은: 상기 플라즈마 반응 챔버의 내측벽으로 서로 대향되게 배치되는 두 평판 전극을 갖는 제1 전극쌍; 상기 플라즈마 반응 챔버의 내측벽으로 서로 대향되게 배치되되 제1 전극쌍과 직교하게 배치되는 두 평판 전극을 갖는 제2 전극쌍; 제1 전극쌍으로 제1 주파수를 공급하는 제1 전원 공급원; 제2 전극쌍으로 제2 주파수를 공급하는 제2 전원 공급원; 상기 제1 및 제2 전원 공급원을 제어하여 제1 및 제2 주파수의 위상과 전압을 제어하는 위상/전압 제어부를 포함한다. 상기 제1 및 제2 전극쌍의 각각의 전극들은 상기 플라즈마 반응 챔버의 내측벽에 절연체를 매개로 설치된다.
상기 위상/전압 제어부의 제1 및 제2 전원 공급원의 제어는: 제1 및 제2 주파수가 제1 위상차를 갖도록 초기화하는 단계; 제1 위상차를 갖는 제1 및 제2 주파수를 시동 주파수로 출력하는 단계; 제1 및 제2 주파수가 제2 위상차를 갖도록 위상을 제어하는 단계; 및 제2 위상차를 갖는 제1 및 제2 주파수를 안정 주파수로 출력하는 단계를 포함한다. 안정 주파수가 출력될 때 제1 전압 레벨에서 제2 전압 레벨로 전압 레벨을 변화하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
(실시예)
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버(10)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 외부 방전 브릿지(20)와 플라즈마 반응 챔버(10)의 결합 구조를 보여주는 도면이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 플라즈마 소오스 는 프로세스 플라즈마 반응 챔버(10)와 외부 방전 브릿지(20)를 구비한다. 외부 방전 브릿지(20)는 플라즈마 반응 챔버(10)의 외측 상부면(11)에 형성된 두 개의 홀(12a, 12b)에 각기 오-링(13a, 13b)으로 진공 절연되어 장착된다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 외부 방전 브릿지(20)의 사시도, 평면도 및 단면도이다.
도면을 참조하여, 외부 방전 브릿지(20)는 전체적으로 C-형상을 갖는 중공형의 브릿지 몸체(25)를 구비한다. 브릿지 몸체(25)는 양측으로 'ㄱ'자로 절곡된 제1 브릿지 래그(bridge leg)(23a)와 제2 브릿지 래그(23b)가 구비되어 전체적으로 C-형상을 갖는다. 제1 및 제2 브릿지 래그(23a, 23b)의 끝단은 각기 제1 및 제2 가스 출구(24a, 24b)를 구성하며 두 개의 홀(12a, 12b)에 각기 삽입되어 장착된다. 그리고 브릿지 몸체(25)의 상단 중앙 부분에는 상측으로 돌출되어 가스 공급원(미도시)으로부터 공급되는 반응 가스를 받아들이는 가스 입구(21)가 구비된다. 이 실시예에서는 외부 방전 브릿지(20)가 가스 입구(21)를 구비하고 있으나 가스 입구(21)를 갖지 않도록 구성할 수도 있을 것이다. 가스 입구(21)는 가스 공급원(미도시)과 연결되는 가스 공급관(29)과 연결된다. 가스 입구(21)와 제1 및 제2 가스 출구(24a, 24b)는 외측으로 각기 플랜지(flange)(22, 25a, 25b)가 형성된다. 외부 방전 브릿지(20)는 전체적으로 비도전체 예를 들어, 석영으로 구성된다.
외부 방전 브릿지(20)의 가스 입구(21)는 관의 내부에 노즐 구조(26)를 갖는다. 첨부도면 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 가스 입구(21)의 내경은 노즐 구조(26)를 중심으로 그 상부와 하부가 단계적으로 증가/감소하는 구조(27a, 27b) 를 갖는다. 또는 가스 입구(21)의 내경은 노즐 구조(26)를 중심으로 그 상부와 하부가 원만히 증가/감소하는 구조를 갖게 할 수 있다. 가스 입구(21)의 내측으로 노즐 구조(26)가 형성됨으로 외부 방전 브릿지(20)에 플라즈마가 발생될 때 가스 입구(21)로 플라즈마가 역류하는 것을 막는다.
다시, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 외부 방전 브릿지(20)에는 제1 및 제2 브릿지 래그(23a, 23b)를 감싸도록 각기 마그네틱 코어(30a, 30b)가 장착된다. 마그네틱 코어(30a, 30b)는 제1 및 제2 브릿지 래그(23a, 23b)의 길이 방향으로 복수개의 도우넛 형상의 마그네틱 코어가 일체화되어 장착된다. 마그네틱 코어(30a, 30b)는 외부 방전 브릿지(20)와 플라즈마 반응 챔버(10)의 내부로 플라즈마를 여기하기 위한 기전력을 발생하기 위하여 전원 공급원(32)에 연결된 권선 코일(31a, 31b)을 구비한다. 전원 공급원(32)은 제1 및 제2 권선 코일(31a, 31b)로 RF 전원을 공급한다. 권선 코일(31a, 31b)은 전원 공급원(32)에 직렬로 연결되나, 병렬로 연결될 수 도 있다.
제1 마그네틱 코어(30a)에 권선된 제1 권선 코일(31a)의 일단(33a)은 전원 공급원(32)에 접속되고, 제2 마그네틱 코어(30b)에 권선된 제2 권선 코일(31b)의 일단은 접지로 연결된다. 그리고 제1 권선 코일(31a)의 타단(33b)과 제2 권선 코일(31b)의 타단(34b)은 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 제1 및 제2 권선 코일(31a, 31b)은 전원 공급원(32)에 직렬로 연결될 수 있으며, 또는 병렬로 연결될 수도 있다. 이때, 제1 및 제2 권선 코일(31a, 31b)은 외부 방전 브릿지(20)와 플라즈마 반응 챔버(10)의 내부로 이어지는 플라즈마 방전 루프가 형성되도록 권선된 다.
외부 방전 브릿지(20)와 마그네틱 코어(30a, 30b) 사이에는 냉각관(40a, 40b)이 설치된다. 제1 브릿지 래그(23a)와 제1 마그네틱 코어(30a) 사이에 제1 냉각관(40a)이 설치되고, 제2 브릿지 래그(23b)와 제2 마그네틱 코어(30b) 사이에 제2 냉각관(40b)이 설치된다.
제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)은 원통 형상으로 제1 및 제2 브릿지 래그(23a, 23b)를 감싸는 냉각관 몸체(41a, 41b)를 구비한다. 냉각관 몸체(41a, 41b)의 상부에는 냉각수 입구(42a, 42b)와 냉각수 출구(43a, 43b)각 각기 구비된다. 그리고 냉각관 몸체(41a, 41b)의 내측 천정에는 수직으로 적어도 하나의 유도 격판(44a, 44b)이 설치되어 냉각수의 흐름이 굴곡 되게 유도한다. 냉각수 입구(42a, 42b)로 유입된 냉각수는 유도 격판(44a, 44b)과 냉각관 몸체(41a, 41b) 사이를 따라 진행하여 냉각수 출구(43a, 43b)로 배출된다. 냉각관(40a, 40b)은 외부 방전 브릿지(20)와 마그네틱 코어(30a, 30b) 그리고 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부면(11)이 과열되는 것을 방지한다. 유도 격판(44a, 44b)은 냉각 효율을 높이기 위하여 그 형상이나 개수를 다양하게 변형할 수 있다.
제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)은 도전체로 구성된다. 도면에는 미도시 되었으나, 제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)과 제1 및 제2 마그네틱 코어(30a, 30b) 사이에는 절연벽이 설치되어 권선 코일(31a, 31b)로부터 제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)으로 전류가 누설되는 것을 방지한다.
제1 냉각관(40a)은 전기적으로 연결되는 제1 점화 전극(45a)을 상기 제2 냉 각관(40b)은 전기적으로 연결되는 제2 점화 전극(45b)을 각각 구비한다. 제1 점화 전극(45a)과 제2 점화 전극(45b)은 브릿지 몸체(25)를 사이에 두고 대향되게 외부 방전 브릿지(20)에 배치된다. 제1 점화 전극(45a)은 제1 냉각관 몸체(41a)의 상부면에 접속되며, 제1 브릿지 래그(23a)의 표면을 따라서 절곡되어 가스 입구(21)의 일측 아래에 이르기까지 연장된다. 제2 점화 전극(45b)은 제2 냉각관 몸체(41b)의 상부면에 접속되며, 제2 브릿지 래그(23a)의 표면을 따라서 절곡되어 가스 입구(21)의 반대편 아래에 이르기까지 연장된다.
제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)은 도전체로 구성됨으로 제1 및 제2 마그네틱 코어(30a, 30b)의 권선 코일(31a, 31b)에 전원이 공급되어 유도 기전력이 발생될 때 제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)에도 유도 기전력이 전달된다. 그런데 제1 및 제2 마그네틱 코어(30a, 30b)는 서로 반대 극성의 유도 기전력이 발생되도록 각기 권선 코일(31a, 31b)이 설치되어 있음으로 제1 냉각관(40a)과 제2 냉각관(40b)은 서로 반대 극성의 유도 기전력에 의해 반대 극성의 유도 전압(+V, -V)이 발생된다. 그럼으로 제1 및 제2 점화 전극(45a, 45b)간에 전압차가 발생되어 외부 방전 브릿지(20)의 내부에서 플라즈마 방전을 위한 점화가 일어난다.
이와 같은 제1 및 제2 점화 전극(45a, 45b)은 다양하게 전극 구조를 변형할 수 있다. 예를 들어, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 점화 전극(45a, 45b)은 끝단 부분을 평판형을 구성하고 제1 및 제2 냉각관 몸체(41a, 41b)에 전선(46a, 46b)으로 연결한다. 제1 점화 전극(45a)은 제2 냉각관 몸체(41b)에 가깝게 설치되고, 제2 점화 전극(45b)은 제1 냉각관 몸체(41a)에 가깝게 설치된다.
또는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 점화 전극(45a, 45b)은 외부 방전 브릿지(20)의 제1 및 제2 브릿지 래그(23a, 23b)의 관에 링형태로 결합하고 제1 및 제2 냉각관 몸체(41a, 41b)에 전선(46a, 46b)으로 연결한다. 이때, 제1 점화 전극(45a)이 제2 냉각관 몸체(41b)에 가깝게 설치되고, 제2 점화 전극(45b)이 제1 냉각관 몸체(41b)에 가깝게 설치된다.
상술한 바와 같이 제1 및 제2 점화 전극(45a, 45b)의 구조 및 설치 위치를 변형한 경우에는 제1 점화 전극(45a)과 제2 냉각관(40b) 사이에서, 제2 점화 전극(45b)과 제1 냉각관(40a) 사이에서 그리고 제1 점화 전극(45a)과 제2 점화 전극(45b) 사이에서 각각 플라즈마 방전을 위한 점화가 일어난다. 이외에도 다양한 형태로 제1 및 제2 점화 전극(45a, 45b)의 구조는 변형이 가능할 것이다.
도 12는 도 1의 플라즈마 처리 챔버(10)의 전체 단면도이고, 도 13은 도 12의 확산 유도기(19)의 사시도이다.
도면을 참조하여, 플라즈마 반응 챔버(10)의 내부 저면에는 피처리 기판(15)이 놓여지는 서셉터(14)가 구비된다. 피처리 기판(15)은 반도체 웨이퍼 기판, LCD 제조를 위한 유리 기판 등 일 수 있다. 서셉터(14)는 바이어스 전원(35)에 연결되어 바이어스 전원을 공급받는다. 플라즈마 반응 챔버(10)의 하단 일측으로는 가스 출구(16)가 구비된다. 플라즈마 반응 챔버(10)의 내측 상단영역에는 가로질러 배플 평판(baffle plate)(17)이 설치된다. 배플 평판(17)은 관통된 다수의 홀(18)이 형성되어 있다.
배플 평판(17)과 플라즈마 반응 챔버(10)의 천정 사이에는 확산 유도기(19) 가 설치된다. 확산 유도기(19)는 전체적으로 고깔 형상을 갖고 상부가 개방된 구조를 갖는다. 확산 유도기(19)는 비도전체 예를 들어, 석영으로 구성되는 것이 바람직하다. 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부면(11)에 형성된 하나 이상의 홀(12a, 12b)은 확산 유도기(19)의 개방된 상부 영역 내에 포함된다.
이상과 같은 본 발명의 유도 플라즈마 소오스는 가스 입구(21)가 설치된 외부 방전관 브릿지(20)를 통해서 플라즈마 반응 챔버(10)로 반응 가스가 유입된다. 전원 공급원(32)으로부터 권선 코일(31a, 31b)로 RF 전원이 공급되면, 외부 방전 브릿지(20)와 플라즈마 반응 챔버(10)의 내부로 플라즈마를 여기하기 위한 기전력을 발생된다. 또한, 제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)으로도 유도 기전력이 전달되어 제1 및 제2 점화 전극(45a, 45b) 사이에 전위차가 발생되어 플라즈마 방전을 위한 점화가 일어난다. 이에 따라 외부 방전 브릿지(20)와 플라즈마 반응 챔버(10)의 내부로 연속된 플라즈마 방전 루프가 발생된다. 플라즈마 가스는 확산 유도기(19)에 의해 안내되어 배플 평판(17)을 통과하여 플라즈마 반응 챔버(10)의 내측 하부로 고르게 확산된다. 이때, 제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)으로 냉각수가 공급됨으로 외부 방전 브릿지(20)와 플라즈마 방전 챔버(10)의 상부면(11)이 과열되는 되는 것을 방지하여 열화에 따른 손상을 방지한다.
도 14 내지 도 16은 마그네틱 코어(30a, 30b)와 냉각관(40a, 40b)이 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부면(11)과 수평 되게 장착된 외부 방전 브릿지(20)의 사시도, 평면도, 및 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 외부 방전 브릿지(20)는 마그네틱 코어(30a, 30b) 와 냉각관(40a, 40b)이 플라즈마 방전 챔버(10)의 상부면(11)에 수평 되게 장착될 수 있다. 제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)의 점화 전극(45a, 45b)은 마주 바라보는 내측 방향으로 설치되고, 제1 및 제2 냉각관(40a, 40b)의 외측 방향으로 냉각수 입구와 출구(42a, 43a)(42b, 43a)가 설치된다.
도 17 및 도 18은 다수의 외부 방전관 브릿지(20-1, 20-2, 20-3)를 장착한 플라즈마 처리 챔버(10)의 사시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 챔버(10)의 상부면(11)에 다수개의 외부 방전관 브릿지(20-1, 20-2, 20-3)를 병렬로 장착할 수 있다. 다수개의 외부 방전관 브릿지(20-1, 20-2, 20-3)에 장착되는 다수개의 마그네틱 코어들의 권선 코일들은 전원 공급원(32)에 직렬, 병렬 또는 직/병렬 혼합 중 어느 하나의 방식으로 연결될 수 있다. 그리고 각각의 외부 방전관 브릿지(20-1, 20-2, 20-3)의 가스 입구들은 상호 가스 연결관(도 19 내지 도 21을 참조하여 이하 설명됨)에 의해 상호 연결되어서 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스를 받아들인다.
도 19 및 도 20은 가스 입구(21)에 가스 연결관(28)을 설치한 외부 방전 브릿지(20)의 사시도 및 단면도이다.
도면을 참조하여, 외부 방전관 브릿지(20)는 가스 입구(21)에 가스 연결관(28)을 설치할 수 있다. 가스 연결관(28)은 양단이 플랜지 구조(28a, 28b)를 갖고 가스 입구(21)의 상단에 관의 중심부가 연결된다. 그리고 가스 입구(21)의 내측은 상술한 바와 같이 노즐 구조(26)를 갖고 그를 중심으로 상부와 하부가 단계적으로 증가/감소하는 구조(27a, 27b)를 갖는다. 가스 연결관(28)은 제1 및 제2 브릿지 래그(23a, 23b)와 평행하게 설치되거나, 또는 도 21에 도시된 바와 같이, 직교하는 형태로 설치될 수 있다. 도면에서 참조 번호 29a와 29b는 다른 가스 연결관 또는 가스 공급원(미도시)과 연결되는 가스 공급관이다.
도 22는 플라즈마 반응 챔버의 상부면에 냉각실을 구비한 플라즈마 처리 챔버의 사시도이고, 도 23은 도 22의 외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버의 결합 구조를 보여주는 도면이다.
도면을 참조하여, 플라즈마 처리 챔버(10)의 상부면(11)의 중심부에는 냉각실(54)이 구비된다. 냉각실(54)은 전체적으로 상부면(11) 보다 아래로 오목하게 들어가 있는 구조를 갖는다. 냉각실(54)의 안쪽으로는 외부 방전 브릿지(20)가 장착될 두 개의 홀(12a, 12b)이 포함된다.
도 24 및 도 25는 외부 방전 브릿지(20)의 사시도 및 평면도이고, 도 26은 외부 방전 브릿지(20)가 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부면(11)에 결합된 구조를 보여주는 단면도이다.
도면을 참조하여, 제1 및 제2 브릿지 래그(24a, 24b)의 제1 및 제2 가스 출구(24a, 24b)는 상부면(11)의 두 개의 홀(12a, 12b)에 각기 오-링(13a, 13b)으로 진공 절연되어 연결된다. 제1 및 제2 가스 출구(24a, 24b)는 냉각실(54)의 상부를 덮어 밀봉하는 공통 플랜지 구조(50)를 갖는다. 공통 플랜지(50)는 냉각실(54)의 상부를 오-링(53)에 의해 진공 절연되어 덮는다. 공통 플랜지(50)에는 냉각실(54)로 냉각수를 입출력하기 위한 냉각수 입구/출구(51a, 51b)가 구비된다.
이와 같이, 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부면(11)에 냉각실(54)이 구비됨으 로서 플라즈마 반응시 외부 방전 브릿지(20)와 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부면(11)이 과열되어 열손상이 발생되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
이 실시예에서는 냉각실(54)의 덮게 부분을 제1 및 제2 가스 출구(52a, 52b)의 공통 플랜지(50)를 사용하도록 하였으나, 별도로 냉각실(54)을 덮어 밀봉하는 구조를 채용할 수 도 있을 것이다. 또한, 첨부도면 도 17 및 도 18에서와 같이 다수개의 외부 방전 브릿지(20-1, 20-2, 20-3)를 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부면(11)에 설치하는 경우 각각 냉각실을 마련할 수 있을 것이다. 냉각실(54)의 냉각수 입구/출구(51a, 51b)를 공통 플랜지(50)에 구성하였으나, 다른 방식으로 예를 들어, 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부면(11)에서 냉각실(54)의 측면으로 연결되는 별도의 냉각수 입구/출구를 구성할 수도 있을 것이다.
도 27은 플라즈마 반응 챔버의 내부에 확산 전극쌍이 설치된 플라즈마 처리 챔버의 단면도이고, 도 28은 도 27의 A-A 단면도이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 유도 플라즈마 소오스는 플라즈마 반응 챔버(10)의 내부에서 플라즈마 가스가 균일하게 확산되도록 플라즈마 이온 입자(65)의 가속 경로(P1. P2)를 유도하는 플라즈마 확산 수단을 더 포함한다.
플라즈마 확산 수단은 플라즈마 반응 챔버(10)의 내측벽으로 서로 대향되게 배치되는 두 평판 전극을 갖는 제1 전극쌍(60a, 60b), 플라즈마 반응 챔버(10)의 내측벽으로 서로 대향되게 배치되되 제1 전극쌍(60a, 60b)과 직교하게 배치되는 두 평판 전극을 갖는 제2 전극쌍(60c, 60d)을 구비한다. 제1 및 제2 전극쌍(60a, 60b)(60c, 60d)의 각각의 전극들은 플라즈마 반응 챔버(10)의 내측벽에 절연체 (61a, 61b, 61c, 61d)를 매개로 설치된다.
제1 전극쌍(60a, 60b)은 제1 주파수를 공급하는 제1 전원 공급원(62)에 연결되고, 제2 전극쌍(60c, 60d)은 제2 주파수를 공급하는 제2 전원 공급원(63)에 연결된다. 제1 및 제2 주파수는 같거나 또는 서로 다른 주파수일 수 있다. 제1 및 제2 전원 공급원(62, 63)은 위상/전압 제어부(64)에 의해서 주파수 및 전압 레벨이 제어된다.
도 29는 위상/전압 제어부에 의한 전원 공급 제어 수순의 흐름도이고, 도 30a 내지 도 30c는 전권 공급 제어 수순에 따라 제1 및 제2 전극쌍(60a, 60b)(60c, 60d)으로 공급되는 전원의 파형도이다.
도면을 참조하여, 위상/전압 제어부(64)는 제1 및 제2 전원 공급원(63, 64)을 제어하여 출력 전원의 주파수와 위상을 제어한다. 단계 S10에서 제1 및 제2 주파수가 제1 위상차 및 제1 전압 레벨을 갖도록 초기화한다. 예를 들어, 도 30a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 주파수가 180도의 위상차를 갖도록 하고, 제1 전압 레벨(+Vpp, -Vpp)을 갖도록 제1 및 제2 전원 공급원(62, 63)을 초기화 한다. 단계 S12에서는 시동 주파수가 제1 및 제2 전극쌍(60a, 60b)(60c, 60d)으로 출력되도록 제어한다.
이어 단계 S14에서는 제1 및 제2 주파수가 제2 위상차를 갖고 제2 전압 레벨을 갖도록 제어한다. 예를 들어, 도 30b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 주파수가 90도의 위상차를 갖도록 하고, 제2 전압 레벨(+Vpp', -Vpp')을 갖도록 안정화 한다. 단계 S16에서는 제2 위상차와 제2 전압 레벨을 갖는 제1 및 제2 주파수가 안정 주파수로 제1 및 제2 전극쌍(60a, 60b)(60c, 60d)으로 출력되게 한다.
이 실시예에서, 위상/전압 제어부(64)는 제1 및 제2 전원 공급원(62, 63)의 주파수와 전압 레벨이 모두 제어하였으나, 도 30c에 도시된 바와 같이, 전압 레벨은 조정하지 않고 주파수만 조정할 수 있다.
제1 및 제2 전원 공급원(62, 63)으로부터 제1 및 제2 전극쌍(60a, 60b)(60c, 60d)으로 각기 전원이 공급되면 제1 및 제2 전극쌍(60a, 60b)(60c, 60d) 사이에는 서로 수직으로 교차되는 전기장(E1, E2)이 발생된다. 위상/전압 제어부(64)에 의해 제1 및 제2 전원 공급원(62, 36)의 주파수 위상이 제어되면 수직으로 교차되는 두 전기장(E1, E2)에 의해 플라즈마 이온 입자(65)가 회전하는 가속 경로(66a, 66b)를 갖게 된다. 그럼으로 플라즈마 이온 입자(65)가 플라즈마 반응 챔버(10)의 내부에 고르게 확산된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부 방전 브릿지를 구비하는 유도 플라즈마 소오스의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 외부 방전 브릿지에 설치되는 냉각관과 플라즈마 반응 챔버의 상부면에 설치되는 냉각실에 의해서 외부 방전 브릿지와 플라즈 마 반응 챔버에 열손상이 발생되는 것을 방지한다. 외부 방전 브릿지에 설치되는 냉각관을 이용하여 점화 전극을 구성함으로 별도의 점화 전극과 점화용 전원을 구비할 필요가 없음으로 장비 구성 효율을 높일 수 있다. 플라즈마 반응 챔버의 내부에 확산 유도기와 배플 평판 그리고 다수의 전극쌍을 갖는 플라즈마 확산 수단을 구비함으로 플라즈마 반응 챔버의 내부에 고밀도의 균일한 그리고 넓은 볼륨의 플라즈마를 얻을 수 있다.

Claims (26)

  1. 상부면에 적어도 두 개의 홀을 구비하고, 내부에 피처리 작업편이 놓여지는 서셉터를 갖는 플라즈마 반응 챔버;
    플라즈마 반응 챔버의 외측에 위치하고, 노즐 구조를 갖는 가스 입구가 구비되며 상기 적어도 두 개의 홀에 결합되는 적어도 하나의 외부 방전 브릿지;
    RF 전원을 공급하는 전원 공급원;
    외부 방전 브릿지를 감싸도록 장착된 적어도 하나의 마그네틱 코어, 상기 마그네틱 코어는 외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버의 내부로 플라즈마를 여기하기 위한 기전력을 발생하기 위하여 전원 공급원에 연결된 권선 코일을 구비하며;
    외부 방전 브릿지와 마그네틱 코어 사이에 설치되는 적어도 하나의 냉각관을 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 외부 방전 브릿지는 비도전체로 구성되는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외부 방전 브릿지는:
    상기 플라즈마 반응 챔버의 나의 홀에 연결되는 제1 브릿지 래그와 다른 홀에 연결되는 제2 브릿지 래그를 갖는 C-형상의 중공형의 브릿지 몸체; 및
    제1 및 제2 브릿지 래그의 각 끝단으로서 상기 두 개의 홀에 삽입되는 제1 및 제2 가스 출구를 포함하고,
    상기 가스 입구는 브릿지 몸체의 상단 중앙 부분에 돌출되어 형성되고 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스를 받아들이는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가스 입구와 제1 및 제2 가스 출구는 플랜지 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  5. 제3항에 있어서, 상기 가스 입구는 내경이 증가 또는 감소하는 구조를 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  6. 제3항에 있어서, 상기 외부 방전 브릿지는 가스 입구의 상단에 관의 중심부가 연결되며 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스가 가스 입구로 제공되게 하는 가스 연결관을 더 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가스 연결관의 양단과 제1 및 제2 가스 출구는 플랜지 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 냉각관은 외부 방전 브릿지를 감싸는 냉각관 몸체; 냉각관 몸체에 연결된 냉각수 입구와 냉각수 출구; 냉각수 입구로부터 냉각수 출구로 냉각수의 흐름이 굴곡 되게 유도하기 위해 냉각관 몸체의 내부에 설치되는 적어도 하나의 유도 격판을 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  9. 삭제
  10. 상부면에 적어도 두 개의 홀을 구비하고, 내부에 피처리 작업편이 놓여지는 서셉터를 갖는 플라즈마 반응 챔버;
    상기 플라즈마 반응 챔버의 하나의 홀에 연결되는 제1 브릿지 래그와 다른 하나의 홀에 연결되는 제2 브릿지 래그를 갖는 C-형상의 중공형의 브릿지 몸체로 구성되는 적어도 하나의 외부 방전 브릿지;
    RF 전원을 공급하는 전원 공급원;
    제1 브릿지 래그에 설치되는 제1 마그네틱 코어와 제2 브릿지 래그에 설치되는 제2 마그네틱 코어;
    상기 제1 및 제2 마그네틱 코어에 구비되고 전원 공급원에 전기적으로 연결되어 외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버의 내부로 플라즈마를 여기하기 위한 기전력을 발생하는 권선 코일;
    제1 브릿지 래그와 제1 마그네틱 코어 사이에 설치되며 제1 점화 전극을 갖는 제1 냉각관과 제2 브릿지 래그와 제2 마그네틱 코어 사이에 설치되며 제2 점화 전극을 갖는 제2 냉각관을 포함하여,
    제1 및 제2 마그네틱 코어는 서로 반대 극성의 유도 기전력이 발생되도록 각기 권선 코일이 설치되며, 상기 제1 냉각관 및 제2 냉각관이 서로 반대 극성의 유도 기전력에 의해 반대 극성의 유도 전압이 발생되어 제1 및 제2 점화 전극이 플라즈마 방전을 위한 점화를 일으키는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 점화 전극은 제1 및 제2 냉각관으로부터 연장되어서 외부 방전 브릿지를 사이에 두고 마주 대향하도록 배치되는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 점화 전극은 외부 방전 브릿지의 관에 링형태로 결합되되, 제1 점화 전극이 제2 냉각관에 가깝게 설치되고 제2 점화 전극이 제1 냉각관에 가깝게 설치되는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  13. 제10항에 있어서, 상기 외부 방전 브릿지는 브릿지 몸체의 상단 중앙 부분에 돌출되어 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스를 받아들이며 노즐 구조를 갖는 가스 입구를 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  14. 상부면에 적어도 두 개의 홀을 구비하고, 내부에 피처리 작업편이 놓여지는 서셉터를 갖는 플라즈마 반응 챔버;
    플라즈마 반응 챔버의 외측에 위치하고, 상기 적어도 두 개의 홀에 결합되는 적어도 하나의 외부 방전 브릿지;
    RF 전원을 공급하는 전원 공급원;
    외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버의 내부로 플라즈마를 여기하기 위한 기전력을 발생하기 위하여 전원 공급원에 연결된 권선 코일을 구비하고 외부 방전 브릿지를 감싸도록 장착된 적어도 하나의 마그네틱 코어;
    외부 방전 브릿지와 마그네틱 코어 사이에 설치되는 적어도 하나의 냉각관;
    전체적으로 고깔 형상을 갖고 상부가 개방되며, 플라즈마 반응 챔버의 내측 천정에 설치되어 외부 방전 브릿지를 통해 입력되는 플라즈마 가스가 플라즈마 반응 챔버의 내측 하부로 고르게 확산되도록 유도하는 확산 유도기를 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 확산 유도기 아래로 가로질러 설치되고 관통된 다수의 홀이 형성된 배플 평판(baffle plate)을 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 반응 챔버는 적어도 두 개의 홀을 포함하도록 외측 상부면에 형성된 냉각실을 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 외부 방전 브릿지는 플라즈마 반응 챔버의 하나의 홀에 연결되는 제1 브릿지 래그와 다른 홀에 연결되는 제2 브릿지 래그를 갖는 C-형상의 중공형의 브릿지 몸체와; 제1 및 제2 브릿지 래그의 각 끝단으로서 상기 두 개의 홀에 각기 연결되는 제1 및 제2 가스 출구를 구비하며,
    제1 및 제2 가스 출구는 상기 냉각실의 상부를 덮어 밀봉하는 공통 플랜지 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 상부면에 적어도 두 개의 홀을 구비하고, 내부에 피처리 작업편이 놓여지는 서셉터를 갖는 플라즈마 반응 챔버;
    플라즈마 반응 챔버의 외측에 위치하고, 상기 적어도 두 개의 홀에 결합되는 적어도 하나의 외부 방전 브릿지;
    RF 전원을 공급하는 전원 공급원;
    외부 방전 브릿지를 감싸도록 장착된 적어도 하나의 마그네틱 코어, 상기 마그네틱 코어는 외부 방전 브릿지와 플라즈마 반응 챔버의 내부로 플라즈마를 여기하기 위한 기전력을 발생하기 위하여 전원 공급원에 연결된 권선 코일을 구비하며;
    외부 방전 브릿지와 마그네틱 코어 사이에 설치되는 적어도 하나의 냉각관; 및
    플라즈마 반응 챔버의 내부에서 플라즈마 가스가 균일하게 확산되도록 플라즈마 이온 입자의 가속 경로를 유도하는 플라즈마 확산 수단을 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  23. 제22항에 있어서, 상기 플라즈마 확산 수단은:
    상기 플라즈마 반응 챔버의 내측벽으로 서로 대향되게 배치되는 두 평판 전극을 갖는 제1 전극쌍;
    상기 플라즈마 반응 챔버의 내측벽으로 서로 대향되게 배치되되 제1 전극쌍과 직교하게 배치되는 두 평판 전극을 갖는 제2 전극쌍;
    제1 전극쌍으로 제1 주파수를 공급하는 제1 전원 공급원;
    제2 전극쌍으로 제2 주파수를 공급하는 제2 전원 공급원;
    상기 제1 및 제2 전원 공급원을 제어하여 제1 및 제2 주파수의 위상과 전압을 제어하는 위상/전압 제어부를 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극쌍의 각각의 전극들은 상기 플라즈마 반응 챔버의 내측벽에 절연체를 매개로 설치되는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  25. 제23항에 있어서, 상기 위상/전압 제어부의 제1 및 제2 전원 공급원의 제어는:
    제1 및 제2 주파수가 제1 위상차를 갖도록 초기화하는 단계;
    제1 위상차를 갖는 제1 및 제2 주파수를 시동 주파수로 출력하는 단계;
    제1 및 제2 주파수가 제2 위상차를 갖도록 위상을 제어하는 단계; 및
    제2 위상차를 갖는 제1 및 제2 주파수를 안정 주파수로 출력하는 단계를 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
  26. 제25항에 있어서, 안정 주파수가 출력될 때 제1 전압 레벨에서 제2 전압 레벨로 전압 레벨을 변화하는 단계를 더 포함하는 유도 결합 플라즈마 소오스.
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