KR101446159B1 - Plasma generation apparatus and plasma generation method - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 발생 장치를 제공한다. 이 장치는 폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어, 자성체 코어의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간을 포함하는 챔버, 자성체 코어의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일, 유도 코일에 전력을 공급하여 자성체 코어에 의하여 형성된 유도 기전력이 방전 공간에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원, 및 방전 공간의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove)를 포함한다. 유도 코일은 변압기의 1차 코일을 구성하고, 방전 공간에 형성된 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성한다.The present invention provides a plasma generating apparatus. The apparatus includes a magnetic core in the form of a toroid to form a closed loop, a chamber including a discharge space surrounding one end surface of the magnetic core and forming a closed loop, an induction coil arranged to surround the other end surface of the magnetic core, An AC power source for supplying electric power to the induction coil to induce an induced electromotive force generated by the magnetic body core to form a toroidal plasma in the discharge space, and a groove formed in the inner surface of the discharge space. The induction coil constitutes the primary coil of the transformer, and the plasma formed in the discharge space forms the secondary coil of the transformer.

Description

플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법{PLASMA GENERATION APPARATUS AND PLASMA GENERATION METHOD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generating apparatus and a plasma generating method. 2. Description of the Related Art Plasma Generating Apparatus and Plasma Generating Method [

본 발명은 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 토로이달 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating apparatus, and more particularly, to a toroidal plasma generating apparatus.

플라즈마 방전은 이온, 자유 라디칼(free radical), 원자 및 분자를 포함하는 활성 가스를 생산하기 위하여 해리 가스를 이용할 수 있다. 활성 가스는 반도체 웨이퍼, 분말, 및 다른 가스와 같은 물질을 가공하는 것을 포함하는 많은 산업응용분야 및 과학응용분야에 이용된다. 플라즈마 특성과 가공되는 물질에 대한 플라즈마 노출 조건은 응용분야에 따라 광범위하게 변화된다.The plasma discharge can utilize a dissociation gas to produce an active gas including ions, free radicals, atoms and molecules. Active gases are used in many industrial and scientific applications, including processing materials such as semiconductor wafers, powders, and other gases. Plasma properties and plasma exposure conditions for the material being processed vary widely depending on the application.

US6388226은 스윌 인젝터(swirl injector)를 구비한 토로이달 플라즈마 발생장치를 개시하고 있다. 스윌 인젝터(swirl injector)는 주입 가스와 플라즈마와 상호 작용을 증가시켜, 동작하는 유량(flow rate)을 증가시킨다. WO2009/051597는 대용량 토로이달 플라즈마 발생 장치를 개시하고 있다. 하지만, US6388226 및 WO2009/051597는 플라즈마 채널 내의 가스 유동 경로가 매끄럽게 형성된다. 또한, US6388226 및 WO2009/051597는 점화 전극(ignition electrode)으로 초기 방전을 수행하여, 수 토르(Torr) 이상의 높은 압력 또는 유량에서 초기 방전을 수행하기 어렵다.US 6 388 226 discloses a toroidal plasma generator having a swirl injector. The swirl injector increases the interaction with the injection gas and the plasma, increasing the flow rate at which it operates. WO2009 / 051597 discloses a large-capacity toroidal plasma generator. However, US 6 388 226 and WO 2009/051597 smoothly form a gas flow path in the plasma channel. In addition, US Pat. No. 6,388,226 and WO2009 / 051597 perform an initial discharge with an ignition electrode, making it difficult to perform an initial discharge at a high pressure or flow rate above a few Torr.

설사 초기 방전이 성공하였다고 하더라도, 공정 진행 중에 방전이 유지되지 못하는 경우가 자주 발생한다. 따라서, 더 높은 유량 또는 높은 압력에서 초기 방전을 안정적으로 수행할 수 있고, 플라즈마 안정성이 높고, 공정 가스의 가스-플라즈마 상호 작용 및 해리율(dissociation rate)을 증가시킬 수 있는 새로운 구조의 토로이달 플라즈마 발생 장치가 요구된다.Even if the initial discharge is successful, it is often the case that the discharge can not be maintained during the process. Thus, a new structure of toroidal plasma capable of stably performing initial discharge at higher flow rates or higher pressures, having higher plasma stability, and increasing gas-plasma interaction and dissociation rate of the process gas A generator is required.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 토로이달 플라즈마 장치의 방전 공간의 표면에 그루브를 형성하여 해리율 및 식각률을 증가시키는 원격 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a remote plasma generator for forming a groove on a surface of a discharge space of a toroidal plasma apparatus to increase a dissociation rate and an etching rate.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 초기 방전은 초고주파 플라즈마를 이용하고, 주 방전은 유도 결합 플라즈마를 사용하여, 초기 방전이 용이하고 방전 안정성이 있으며 많은 유량을 처리할 수 있는 원격 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a remote plasma generator which uses a microwave plasma for an initial discharge and uses an inductively coupled plasma for a main discharge and is capable of initial discharge easily, .

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어; 상기 자성체 코어의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간을 포함하는 챔버; 상기 자성체 코어의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일; 상기 유도 코일에 전력을 공급하여 상기 자성체 코어에 의하여 형성된 유도 기전력이 상기 방전 공간에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원; 및 상기 방전 공간의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove)를 포함한다. 상기 유도 코일은 변압기의 1차 코일을 구성하고, 상기 방전 공간에 형성된 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성한다.A plasma generator according to an embodiment of the present invention includes a magnetic core in the form of a toroid to form a closed loop; A chamber enclosing one end surface of the magnetic core and including a discharge space forming a closed loop; An induction coil disposed to surround another end surface of the magnetic core; An AC power source for supplying power to the induction coil to induce toroidal plasma in the discharge space by induction electromotive force formed by the magnetic core; And a groove formed on an inner surface of the discharge space. The induction coil constitutes a primary coil of the transformer, and the plasma formed in the discharge space forms a secondary coil of the transformer.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방전 공간은 직선 부위와 곡선 부위를 포함하고, 상기 그루브는 상기 방전 공간의 상기 직선 부위를 따라 진행하는 방향을 감싸도록 상기 챔버의 내부 표면에 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the discharge space may include a straight portion and a curved portion, and the groove may be formed on the inner surface of the chamber so as to surround a direction of travel along the straight portion of the discharge space .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 그루브는 헬리칼 형태, 상기 방전 공간의 진행 방향을 따라 형성된 직선형태, 또는 원형일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the groove may be a helix shape, a linear shape formed along the traveling direction of the discharge space, or a circular shape.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 이웃한 상기 그루브 사이의 간격은 수 밀리미터 내지 수 센티미터일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the spacing between adjacent grooves may range from a few millimeters to a few centimeters.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 외부에서 초고주파를 상기 방전 공간에 제공받기 위하여 상기 방전 공간에 연결되도록 상기 챔버에 형성된 초고주파 구멍; 상기 초고주파 구멍의 주위에 배치되어 초고주파가 통과하는 절연체 창문; 상기 절연체 창문에 초고주파를 제공하는 도파관; 및 상기 도파관을 진행하는 초고주파를 방사하여 상기 초고주파 구멍에 제공하기 위한 상기 도파관에 형성된 도파관 구멍을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a microwave hole formed in the chamber to be connected to the discharge space to receive a very high frequency from the outside in the discharge space; An insulator window disposed around the microwave hole and through which a microwave passes; A waveguide for providing microwaves to the insulator window; And a waveguide hole formed in the waveguide for radiating a microwaves propagating through the waveguide to provide the microwavedhole.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방전 공간은 직선 부위 및 곡선 부위를 포함하고, 상기 도파관의 길이 방향은 상기 방전 공간의 직선 부위의 연장 방향을 따라 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the discharge space includes a straight portion and a curved portion, and the longitudinal direction of the wave guide may be disposed along the extending direction of the linear portion of the discharge space.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도파관에 설치된 적어도 하나의 임피던스 매칭 스터브; 및 상기 절연체 창문이 상기 도파관을 바라보는 방향에 상기 도파관에 배치된 광센서; 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, at least one impedance matching stub installed in the waveguide; And an optical sensor disposed in the waveguide in a direction in which the insulator window faces the waveguide; As shown in FIG.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초고주파 구멍 및 상기 도파관 구멍은 원형일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the microwave hole and the waveguide hole may be circular.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초고주파 구멍은 상기 직선 부위의 중심에 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the microwave hole may be disposed at the center of the linear portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초고주파 구멍은 상기 곡선 부위에 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the microwave hole may be disposed at the curved portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버는 제1 방향으로 형성된 제1 관통홀을 포함하는 제1 레그; 제1 관통홀에 연속적으로 연결되도록 형성된 제1 연결통로를 포함하는 제2 레그; 상기 제1 연결통로와 연속적으로 연결되고 상기 제1 방향으로 형성된 제2 관통홀을 포함하는 제3 레그; 및상기 제2 관통홀에 연결적으로 연결되도록 형성된 제2 연결 통로를 포함하는 제4 레그를 포함할 수 있다. 상기 제1 관통홀, 제1 연결통로, 제2 관통홀, 및 제2 연결 통로는 상기 방전 공간을 형성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the chamber includes a first leg including a first through hole formed in a first direction; A second leg including a first connection passage formed to be connected to the first through hole continuously; A third leg connected to the first connection passage and including a second through hole formed in the first direction; And a fourth leg including a second connection passage formed to be connected to the second through hole. The first through hole, the first connection passage, the second through hole, and the second connection passage may form the discharge space.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 레그는 상기 제1 관통홀의 일단과 연결되도록 형성된 제1 통로; 상기 제2 관통홀의 일단과 연결되도록 형성된 제2 통로; 및 상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 연결하는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성된 제3 통로를 포함하고, 상기 제1 통로, 제3 통로, 및 상기 제2 통로는 연속적으로 연결되어 제1 연결 통로를 형성할 수 있다. 제4 레그는 상기 제1 관통홀의 타단과 연결되도록 형성된 제1 통로; 상기 제2 관통홀의 타단과 연결되도록 형성된 제2 통로; 및 상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 연결하는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성된 제3 통로를 포함하고, 상기 제1 통로, 제3 통로, 및 상기 제2 통로는 연속적으로 연결되어 제2 연결 통로를 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the second leg may include a first passage formed to be connected to one end of the first through hole; A second passage connected to one end of the second through hole; And a third passage formed in a second direction perpendicular to the first direction connecting the first passage and the second passage, wherein the first passage, the third passage, and the second passage are continuously connected So that the first connection passage can be formed. A first passage formed to connect with the other end of the first through hole; A second passage formed to be connected to the other end of the second through hole; And a third passage formed in a second direction perpendicular to the first direction connecting the first passage and the second passage, wherein the first passage, the third passage, and the second passage are continuously connected So that the second connection passage can be formed.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 레그 및 제4 레그 각각은 지지판 및 상기 지지판 상에 배치된 덮개 판을 포함하고, 상기 지지판은 상부면에 함몰된 오목부를 포함하고, 상기 오목부의 하부면에서 상기 제2 방향을 따라 상기 제3 통로의 반쪽이 형성되고, 상기 덮개 판은 하부면에 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부의 하부면에 상기 제2 방향으로 따라 상기 제3 통로의 다른 반쪽이 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, each of the second leg and the fourth leg includes a support plate and a cover plate disposed on the support plate, wherein the support plate includes a concave portion recessed in the upper surface, The cover plate has a protrusion protruding from the lower surface, and the other half of the third passage along the second direction is formed on the lower surface of the protrusion, .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방전 공간은 제1 내지 제4 직선 부위 및 제1 내지 제4 곡선 부위를 포함하고, 제1 곡선 부위에 연결되는 가스 공급 통로; 및 상기 제1 곡선 부위에 대각선 방향에 배치된 제3 곡선 부위에 연결되는 가스 공급 통로를 더 포함할 수 있다. 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.In one embodiment of the present invention, the discharge space includes first to fourth straight portions and first to fourth curved portions, and is connected to the first curved portion; And a gas supply passage connected to a third curved portion disposed diagonally to the first curved portion. Wherein the plasma generating device is a plasma generating device.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 공급 통로에 삽입되어 스월 유동을 제공하는 가스 인젝터를 더 포함하고, 상기 가스 인젝터는 공급 가스를 서로 연결된 두 개의 다른 경로에 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the apparatus further comprises a gas injector inserted in the gas supply passage to provide swirl flow, the gas injector being capable of providing the supply gas to two different paths connected to each other.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방전 공간은 제1 내지 제4 직선 부위 및 제1 내지 제4 곡선 부위를 포함하고, 제1 곡선 부위에 연결되는 제1 가스 공급 통로; 상기 제1 가스 공급 통로에 수직하게 상기 제1 곡선 부위에 형성된 제2 가스 공급 통로; 및 상기 제1 곡선 부위에 대각선 방향에 배치된 제3 곡선 부위에 연결되는 가스 공급 통로를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the discharge space includes first to fourth straight portions and first to fourth curved portions and includes a first gas supply passage connected to a first curved portion; A second gas supply passage formed at the first curved portion perpendicular to the first gas supply passage; And a gas supply passage connected to a third curved portion disposed diagonally to the first curved portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방전 공간은 제1 내지 제4 직선 부위 및 제1 내지 제4 곡선 부위를 포함하고, 상기 제2 직선 부위의 중심에 연결되는 제1 가스 공급 통로; 및 상기 제2 직선 부위와 나란히 배치되는 제4 직선 부위에 연결되는 가스 배기통로를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the discharge space includes first to fourth straight portions and first to fourth curved portions, the first gas supply passage being connected to the center of the second straight portion; And a gas exhaust passage connected to a fourth rectilinear portion arranged in parallel with the second rectilinear portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방전 공간은 제1 내지 제4 직선 부위 및 제1 내지 제4 곡선 부위를 포함하고, 상기 제1 곡선 부위에 연결되는 제1 가스 공급 통로; 상기 제2 곡선 부위에 연결되는 제2 가스 공급 통로; 및 상기 제4 직선 부위에 가스 배기통로를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the discharge space includes first to fourth straight portions and first to fourth curved portions, the first gas supply passage being connected to the first curved portion; A second gas supply passage connected to the second curved portion; And a gas exhaust passage at the fourth linear portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버는 제1 관통홀을 포함하는 제1 레그; 상기 제1 관통홀의 일단과 연결되는 제1 엘보우 덕트(first elbow duct); 상기 제1 엘보우 덕트와 연결되는 제2 관통홀을 포함하는 제2 레그; 상기 제2 관통홀과 연결되는 제2 엘보우 덕트; 상기 제2 엘보우 덕트와 연결되고 제3 관통홀를 포함하는 제3 레그; 상기 제3 관통홀과 연결되는 제3 엘보우 덕트; 상기 제3 엘보우 덕트와 연결되는 제4 관통홀을 포함하는 제4 레그; 및 상기 제4 관통홀 및 상기 제1 관통홀과 연결되는 제4 엘보우 덕트를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the chamber includes a first leg including a first through hole; A first elbow duct connected to one end of the first through hole; A second leg including a second through hole connected to the first elbow duct; A second elbow duct connected to the second through hole; A third leg connected to the second elbow duct and including a third through hole; A third elbow duct connected to the third through hole; A fourth leg including a fourth through hole connected to the third elbow duct; And a fourth elbow duct connected to the fourth through hole and the first through hole.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 폐루프를 형성하는 방전 공간에 그루브를 형성하여 플라즈마 밀도, 해리율, 또는 식각률을 증가시킬 수 있다. 또한, 초기 방전을 위하여 초고주파 플라즈마를 사용하고, 주 방전으로 유도 결합 플라즈마를 사용하여, 초기 방전이 용이하고, 주 방전은 방전 안정성 및 처리 속도를 현저히 증가시킬 수 있다.The plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention may increase the plasma density, dissociation rate, or etch rate by forming a groove in the discharge space forming the closed loop. Also, by using a microwave plasma for the initial discharge and using the inductively coupled plasma for the main discharge, the initial discharge is easy, and the main discharge can remarkably increase the discharge stability and the processing speed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 분해된 상태에서 절단 사시도이다.
도 3은 도 2의 플라즈마 발생 장치의 x-y 평면을 따라 자른 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 그루브들을 설명하는 도면들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험 결과이다.1 is a conceptual diagram illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective exploded view of the plasma generator according to an embodiment of the present invention in an exploded state.
3 is a cross-sectional view taken along the xy plane of the plasma generating apparatus of Fig.
4 to 9 are sectional views of a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
10 and 11 are views illustrating grooves according to an embodiment of the present invention.
12 shows experimental results according to an embodiment of the present invention.

점화 전극을 사용하는 토로이달 플라즈마 발생 장치는 점화 전극의 스퍼터링에 의한 오염, 점화 전극 부위의 진공 리크(vacuum leak), 및 초기 방전 실패 등의 문제점을 가지고 있다.The toroidal plasma generating apparatus using the ignition electrode has problems such as contamination by sputtering of the ignition electrode, vacuum leak of the ignition electrode region, and initial discharge failure.

따라서, 이러한 문제점을 극복하면서, 공정 가스의 가스-플라즈마 상호 작용 및 해리율(dissociation rate)을 증가시킬 수 있는 새로운 구조의 토로이달 플라즈마 발생 장치가 요구된다.Therefore, there is a need for a novel toroidal plasma generator capable of increasing the gas-plasma interaction and dissociation rate of the process gas while overcoming this problem.

본 발명의 일 실시예에 따른 토로이달 플라즈마 발생 장치는 방전 공간의 내부 표면에 그루브(groove)를 포함하는 구조를 채택하였다. 이에 따라, 상기 토로이달 플라즈마 발생 장치는 동일한 조건에서 방전 공간의 표면이 매끄러운 구조에 비하여 2 배 정도의 식각률 증가를 보였다. 따라서, 상기 토로이달 플라즈마 발생 장치는 공정 시간을 반으로 감소시킬 수 있다. 이러한, 식각률 증가의 원인은 토로이달 플라즈마와 챔버의 내벽 사이의 접촉 면적 감소로 추측된다. 또한, 주입 가스의 유동 패턴(flow pattern)의 변화에 기인한다고 추측된다. A toroidal plasma generator according to an embodiment of the present invention adopts a structure including grooves on the inner surface of a discharge space. Accordingly, in the toroidal plasma generator, the etching rate of the discharge space was increased about twice as much as that of the smooth surface of the discharge space under the same conditions. Therefore, the toroidal plasma generating apparatus can reduce the processing time in half. This increase in etch rate is presumed to be due to the reduction of the contact area between the toroidal plasma and the inner wall of the chamber. It is also assumed that this is due to a change in the flow pattern of the injection gas.

또한, 상기 토로이달 플라즈마 발생 장치에 점화 장치로 초고주파 방전 장치를 사용하였다. 한편, 절열체 튜브를 사용하는 초고주파 방전 장치만으로 플라즈마를 발생시키는 경우, 초고주파 플라즈마 발생 장치는 구조적으로 부피가 크고, 도파관 등의 부품의 가격이 비싸다. 또한, 초고주파 전력이 공간적으로 집중되어 절열체 튜브에 제공되어, 절연체 튜브는 주기적으로 교체되어야 한다. 따라서, 유지 보수가 어렵다.Also, a microwave discharge device was used as an ignition device in the toroidal plasma generating device. On the other hand, when a plasma is generated only by a microwave discharge device using a tube of a tube, the microwave plasma generator is bulky in structure and expensive for parts such as waveguides. Also, the very high frequency power is spatially concentrated and provided to the tube heat tube, so that the insulation tube has to be periodically replaced. Therefore, maintenance is difficult.

그러나, 본 발명의 일 실시예에서 사용하는 초고주파 점화 장치는 절열체 튜브를 사용하지 않고 유전체 창문을 사용한다. 상기 초고주파 점화 장치는 고출력의 초고주파 전력을 요구하지 않고, 전자 레인지에서 사용하는 수 킬로와트 이하의 저출력의 초고주파 발생기를 사용하고, 도파관 등의 구조도 최적화하여 부피를 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 초고주파 임피던스 매칭은 최적화된 구조를 사용하여 용이하게 달성할 수 있다. 또한, 상기 초고주파 점화 장치는 주로 방전 초기에 점화를 위하여 사용하므로, 절연체 창문은 초고주파 플라즈마에 과도하게 노출되지 않는다. 또한, 상기 절연체 창문은 주 방전이 발생하는 방전 영역에 직접적으로 접촉하지 않는다. 주 방전에 의한 플라즈마 역시 상기 절연체 창문에 직접적으로 노출되지 않아, 상기 절연체 창문의 주기적 교체는 요구되지 않는다.However, the microwave ignition device used in the embodiment of the present invention uses a dielectric window without using a heat insulating tube. The super-high frequency igniter does not require a high-output microwave power and can use a microwave generator having a low output of several kilowatts or less for use in a microwave oven and can optimize the structure of a waveguide and the like to significantly reduce the volume. In addition, very high frequency impedance matching can be easily achieved using an optimized structure. Also, since the super-high frequency ignition device is mainly used for ignition at the initial stage of discharge, the insulator window is not excessively exposed to the microwave plasma. Further, the insulator window does not directly contact the discharge region where main discharge occurs. Plasma by the main discharge is also not directly exposed to the insulator window, and periodic replacement of the insulator window is not required.

또한, 초고주파 점화 장치는 수 밀리토르(mTorr) 내지 대기압(atmospheric pressure)에서 점화 전극에 비하여 용이하게 초기 방전을 수행할 수 있다. 따라서, 초고주파 점화 장치는 점화 전극에 비하여 초기 방전 실패의 가능성을 낮출 수 있다. 또한, 고전압이 국부적으로 인가되는 것이 아니므로, 스퍼터링 문제가 적어 오염 문제가 적고, 유전체 창문을 사용하므로 진공 유지가 용이하다. 구조적인 면에서도, 도파관은 상기 챔버에 나란히 진행하도록 배치되어, 도파관에 의한 체적 증가를 최소화시킬 수 있다. In addition, the microwave ignition device can easily perform the initial discharge at a frequency of several milliTorr (mTorr) to atmospheric pressure as compared with the ignition electrode. Therefore, the microwave ignition apparatus can lower the possibility of the initial discharge failure as compared with the ignition electrode. In addition, since a high voltage is not locally applied, there is little sputtering problem, so there is little contamination problem, and a dielectric window is used, so vacuum maintenance is easy. Structurally, the waveguide may be arranged to run side by side in the chamber to minimize the volume increase by the waveguide.

또한, 통상적으로, 챔버의 압력 또는 유량은 정해져 있으므로, 시간에 따른 초고주파 임피던스 매칭이 필요가 없다. 따라서, 임피던스 매칭 스터브가 제거될 수 있고, 어퍼쳐 결합 케비티(apeture coupled cavity)를 구조를 가진 부 최적화된 도파관의 구조 설계가 가능하다. 이에 따라, 더미 로드(dummy load), 반사파 측정부는 제거될 수 있다. 또한, 도파관에 형성된 도파관 슬릿 또는 어퍼쳐를 통하여 상기 챔버에 형성된 초고주파 구멍을 통하여 초고주파를 방전 공간에 방사할 수 있다. 이에 따라, 최소의 공간을 이용하여 전자기파가 유전체 창문을 통하여 토로이달 형태의 방전 공간으로 유입되므로, 방전 튜브를 사용하는 구조에 비하여 상기 유전체 창문 구조는 구조가 간단하다. 따라서, 그루브를 통하여 공정 속도를 향상시키고, 초고주파 초기 방전을 통하여 안정적인 초기 방전을 제공할 수 있고, 축전 전극을 사용하지 않음에 따라 아크 발생을 억제할 수 있다. 스퍼터링 문제가 및 리크 문제, 오염 문제가 억제되어, 공정 안정성이 향상되고, 공정 재현성이 증가할 수 있다. 또한, 제품의 수명이 증가될 수 있다.Further, since the pressure or the flow rate of the chamber is ordinarily determined, there is no need for very high frequency impedance matching with time. Accordingly, the impedance matching stub can be eliminated, and the structure of the suboptimal waveguide having the structure of the apeture coupled cavity can be designed. Thus, the dummy load, the reflected wave measuring portion, can be removed. In addition, a very high frequency wave can be radiated into the discharge space through the microwave hole formed in the chamber through the waveguide slit or aperture formed in the waveguide. Accordingly, since the electromagnetic wave is introduced into the toroidal discharge space through the dielectric window using the minimum space, the structure of the dielectric window structure is simple compared to the structure using the discharge tube. Therefore, the process speed can be improved through the grooves, stable initial discharge can be provided through the very high frequency initial discharge, and arc generation can be suppressed by not using the storage electrode. Sputtering problems, leakage problems, and contamination problems can be suppressed, process stability can be improved, and process reproducibility can be increased. In addition, the lifetime of the product can be increased.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 식각 공정, 공정 챔버의 세정 공정, 증착 공정, 표면 처리 공정 등에 사용될 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치는 식각 공정, 증착 공정, 또는 표면 처리 공정을 수행하는 공정 챔버에 활성종을 공급하기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 발생 장치는 증착 공정을 수행한 공정 챔버의 챔버 내벽을 세정하기 위한 활성종을 공급하기 위하여 사용될 수 있다. The plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention can be used in an etching process, a cleaning process of a process chamber, a deposition process, a surface treatment process, and the like. The plasma generator may be used to supply active species to a process chamber that performs an etching process, a deposition process, or a surface treatment process. In addition, the plasma generating apparatus may be used to supply active species for cleaning the chamber inner wall of the process chamber in which the deposition process is performed.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are being provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components have been exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 토로이달 플라즈마 발생 장치(100)는 폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어(142,144), 상기 자성체 코어(142,144)의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간(101)을 포함하는 챔버(110), 상기 자성체 코어(142,144)의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일(163,165), 상기 유도 코일(163,165)에 전력을 공급하여 상기 자성체 코어(142,144)에 의하여 형성된 유도 기전력이 상기 방전 공간(101)에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원(162,164), 및 상기 방전 공간(101)의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove; 115)를 포함한다. 상기 유도 코일(163,165)은 변압기(transformer)의 1차 코일을 구성하고, 상기 방전 공간(101)에 형성된 토로이달 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성한다.1, a toroidal plasma generator 100 includes toroidal magnetic core cores 142 and 144 to form a closed loop, a plurality of discharge cores 142 and 144 surrounding one end surface of the magnetic core cores 142 and 144, The induction coils 163 and 165 arranged to surround the other end faces of the magnetic core 142 and 144 and the induction coils 163 and 165 to supply electric power to the magnetic core 142 and 144 And a groove (115) formed on an inner surface of the discharge space (101). The discharge space (101) is formed with a discharge space (101) The induction coils 163 and 165 constitute a primary coil of a transformer and the toroidal plasma formed in the discharge space 101 forms a secondary coil of the transformer.

상기 유도 코일(163,165)은 상기 자성체 코어(142,144)의 일 단면을 감싸고, 상기 방전 공간(101)은 상기 자성체 코어(142,144)의 다른 단면을 감싼다. 상기 유도 코일(163,165)에 교류 전류가 흐르는 경우, 상기 방전 공간(101)에 유도 기전력이 발생된다. 상기 방전 공간(101)은 토로이달 플라즈마로 채워진다. 상기 플라즈마는 도전체이므로, 변압기의 2차 코일로 작용한다. 따라서, 효율적인 플라즈마 방전이 유지된다. 한편, 플라즈마의 에너지는 상기 챔버(110)의 내벽으로 전달되어 열로 소모될 수 있다. 따라서, 플라즈마와 상기 챔버(110) 내벽의 상호 작용을 최소화할 필요가 있다. 특히, 주파수가 저주파이면, 표피 깊이(skin depth)가 커서, 상기 도전성의 상기 챔버(110)를 침투하여 상기 방전 공간(101)에 유도 전기장을 생성할 수 있다. 상기 플라즈마가 상기 챔버의 내벽으로 확산에 의한 손실 또는 전기장에 의한 이동에의한 손실을 방지하기 위하여, 상기 챔버(110)의 내벽에 그루프(115)를 형성하였다. 그 결과, 상기 챔버(110)에 파이프를 통하여 연결된 공정 챔버(172)에서 실리콘 기판의 식각률은 매끈한 내벽을 가진 챔버에 비하여 2 배 정도 향상되었다. 상기 그루브(115)는 유도 전기장에 의한 전류의 흐름을 차단하여, 상기 그루브(115)의 골짜기에는 플라즈마가 형성되지 않을 수 있다. 하전 입자(charged particle)는 상기 유도 전기장을 따라 상기 방전 공간을 따라 가속되므로, 상기 그루부(115)는 상기 플라즈마를 상기 내벽에서 일정한 간격을 가지고 떨어트리는 효과를 줄 수 있다. 따라서, 가속된 하전 입자가 챔버의 내벽에 충돌할 확률은 감소된다. 이에 따라, 플라즈마와 직접 접촉하는 면적이 감소하여, 방전 효율 및 식각률이 증가한 것으로 추측된다.The induction coils 163 and 165 surround one end surface of the magnetic core 142 and 144 and the discharge space 101 surrounds the other end surface of the magnetic core 142 and 144. When an alternating current flows through the induction coils 163 and 165, an induced electromotive force is generated in the discharge space 101. The discharge space 101 is filled with a toroidal plasma. Since the plasma is a conductor, it acts as a secondary coil of the transformer. Thus, an efficient plasma discharge is maintained. Meanwhile, the energy of the plasma may be transmitted to the inner wall of the chamber 110 and consumed as heat. Accordingly, it is necessary to minimize the interaction between the plasma and the inner wall of the chamber 110. In particular, if the frequency is low, the skin depth is large, and the conductive electric field can be generated in the discharge space 101 by penetrating the conductive chamber 110. The loop 115 is formed on the inner wall of the chamber 110 to prevent the plasma from being lost to the inner wall of the chamber by a loss due to diffusion or an electric field. As a result, the etch rate of the silicon substrate in the process chamber 172 connected to the chamber 110 through the pipe was improved about twice as compared with the chamber having the smooth inner wall. The groove 115 interrupts the current flow due to the induction electric field, and plasma may not be formed in the valley of the groove 115. Since the charged particles are accelerated along the discharge space along the induction electric field, the grooves 115 can give the effect of dropping the plasma at a certain interval on the inner wall. Thus, the probability of accelerated charged particles colliding with the inner wall of the chamber is reduced. Accordingly, it is presumed that the area of direct contact with the plasma decreases, thereby increasing the discharge efficiency and the etching rate.

유도 코일(163,165)에 흐르는 교류 전류는 상기 자성체 코어(142,144)에 자속을 형성하고, 상기 자속은 상기 챔버(110)의 방전 공간(101) 내부에 토로이달 형태의 유도 결합 플라즈마를 형성한다. 상기 방전 공간(101)이 폐 루프를 형성하지 않는 경우, 방전 효율이 현저히 감소한다.The alternating current flowing in the induction coils 163 and 165 forms a magnetic flux in the magnetic core 142 and 144 and the magnetic flux forms a toroidal inductively coupled plasma in the discharge space 101 of the chamber 110. When the discharge space 101 does not form a closed loop, the discharge efficiency is significantly reduced.

상기 챔버(110)는 도전체일 수 있다. 상기 챔버(110)에 발생하는 유도 전류를 차단하는 절연 스페이서(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 챔버(110)는 상기 자성체 코어(142,144)의 일 단면을 감싸는 하나의 폐 경로(closed path)를 형성할 수 있다. 상기 챔버(110)는 토로이트 형태의 방전 공간(101)을 형성할 수 있다. 상기 챔버(110)는 유도 전류를 차단하도록 전기적으로 절연된 복수의 부품으로 형성될 수 있다. 상기 방전 공간(101)은 원통형 파이프 형태의 직선부와 원형 파이프를 구부려 만든 곡선 부위를 가질 수 있다. 상기 방전 공간(101)의 단면은 원형 또는 타원형일 수 있다. 상기 방전 공간(101)의 단면은 경주 트랙(race-track) 형태일 수 있다.The chamber 110 may be a conductive body. An insulating spacer (not shown) may be disposed to block an induced current generated in the chamber 110. The chamber 110 may form a closed path surrounding one end surface of the magnetic core 142 or 144. The chamber 110 may form a toroidal discharge space 101. The chamber 110 may be formed of a plurality of electrically isolated parts to block the induction current. The discharge space 101 may have a straight portion in the form of a cylindrical pipe and a curved portion formed by bending the circular pipe. The cross section of the discharge space 101 may be circular or elliptical. The cross section of the discharge space 101 may be in the form of a race-track.

상기 챔버(110)는 냉매에 의하여 냉각될 수 있다. 상기 챔버(110)의 내부 방전 공간(101)은 절연체로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 상기 챔버(110)는 알루미늄으로 형성되고, 상기 방전 공간(101)은 아노다이징(anodizing) 처리되어 알루미늄 산화막으로 코팅될 수 있다.The chamber 110 may be cooled by the refrigerant. The internal discharge space 101 of the chamber 110 may be coated with an insulator. For example, the chamber 110 may be formed of aluminum, and the discharge space 101 may be anodized to be coated with an aluminum oxide layer.

상기 챔버(110)의 내부 표면은 그루브(115)를 포함할 수 있다. 상기 그루브(115)는 유도 전기장에 의한 유도 전류의 경로를 차단할 수 있다. 따라서, 상기 방전 공간 내부에 형성된 플라즈마는 상기 챔버의 내부 표면과 접촉하는 면적을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 플라즈마와 가스의 상호 작용 또는 가스의 해리율은 증가하는 것으로 추측된다.The inner surface of the chamber 110 may include a groove 115. The groove 115 may cut off the path of the induced current due to the induced electric field. Thus, the plasma formed inside the discharge space can reduce the area in contact with the inner surface of the chamber. Accordingly, it is assumed that the interaction between the plasma and the gas or the dissociation rate of the gas increases.

상기 그루브(115)는 상기 방전 공간의 표면을 따라 회전하는 헬리칼 형태 또는 원형일 수 있다. 상기 그루부(115)의 모서리는 곡면 처리될 수 있다. 곡면 처리된 모서리는 아크 방전(arc disharge)을 억제할 수 있다. 상기 그루브(115)는 원형 주름관 형상 또는 스파이럴 주름관 형상을 가질 수 있다. 상기 그루브(115)는 상기 챔버(110)의 내부 표면에 형성될 수 있다. 이웃한 그루브의 간격 또는 피치(pitch)은 수 밀리미터 내지 수 센티미터일 수 있다. 상기 그루브(115)의 깊이는 수 밀리미터일 수 있다. 상기 그루브는 일정한 간격을 가지고 반복적으로 배치될 수 있다. 상기 그루브(115)는 상기 자성체 코어(142,144)로 둘러싸인 상기 방전 공간(101)의 내부 표면에 배치될 수 있다. 상기 그루브(115)는 직선형, 헬리칼 형태 또는 원형일 수 있다.The grooves 115 may be helical or circular, which rotates along the surface of the discharge space. The corners of the groove 115 may be curved. The curved edges can suppress arc discharge. The groove 115 may have a circular tube shape or a spiral tube shape. The grooves 115 may be formed on the inner surface of the chamber 110. The pitch or pitch of the neighboring grooves may be from a few millimeters to a few centimeters. The depth of the groove 115 may be several millimeters. The grooves can be repeatedly arranged at regular intervals. The grooves 115 may be disposed on the inner surface of the discharge space 101 surrounded by the magnetic core 142 and 144. The grooves 115 may be linear, helical, or circular.

상기 챔버(110)는 가스 공급 통로(32) 및 가스 배기 통로(33)를 포함할 수 있다. 상기 가스 공급 통로(32) 및 상기 가스 배기 통로(33)는 상기 방전 공간(101)에 연결될 수 있다. 상기 가스 공급 통로(32)는 초기 방전 가스 및 공정 가스를 상기 방전 공간(101)에 제공할 수 있다. 상기 초기 방전 가스는 불활성 가스 및 질소 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 공정 가스는 불소 포함가스 및 산소 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 가스 배기 통로(33)는 플라즈마에 의하여 해리된 공정 가스를 토출할 수 있다. 상기 가스 공급 통로(32)의 단면 또는 가스 배기 통로(33)의 단면은 상기 방전 공간의 단면과 동일할 수 있다.The chamber 110 may include a gas supply passage 32 and a gas exhaust passage 33. The gas supply passage 32 and the gas exhaust passage 33 may be connected to the discharge space 101. The gas supply passage 32 may provide an initial discharge gas and a process gas to the discharge space 101. The initial discharge gas may include at least one of an inert gas and a nitrogen gas. The process gas may include at least one of a fluorine-containing gas and an oxygen gas. The gas exhaust passage 33 can discharge the process gas dissociated by the plasma. The cross section of the gas supply passage 32 or the cross section of the gas discharge passage 33 may be the same as the cross section of the discharge space.

가스 인젝터(미도시)는 상기 가스 공급 통로(32)에 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 가스 인젝터는 스월 유동(swirl flow)을 상기 방전 공간(101)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 공급 가스는 나선 유동(spiral flow)을 제공할 수 있다. 상기 나선 유동은 플라즈마와 공급 가스의 혼합을 제공할 수 있다. 이에 따라, 해리율 또는 플라즈마 밀도는 현저히 증가한다. 또한, 상기 그루브(115)는 상기 가스 인젝터에서 공급된 나선 유동을 계속 유지되도록 헬리칼 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 공급 가스는 나선 유동을 상기 방전 공간에서 유지될 수 있다. 상기 나선 유동은 플라즈마와 공급 가스의 혼합을 제공할 수 있다.A gas injector (not shown) may be inserted into the gas supply passage 32. The gas injector may provide a swirl flow to the discharge space 101. Thus, the feed gas may provide a spiral flow. The helical flow may provide a mixture of plasma and feed gas. As a result, dissociation rate or plasma density increases significantly. Also, the groove 115 may be formed in a helical shape so as to continuously maintain the spiral flow supplied from the gas injector. Thus, the supply gas can be maintained in the discharge space with a spiral flow. The helical flow may provide a mixture of plasma and feed gas.

상기 챔버(110)는 초고주파 구멍(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 초고주파 구멍은 외부의 초고주파를 상기 방전 공간(101)에 제공할 수 있다. 상기 초고주파 구멍은 유전체 창문(151)으로 막힐 수 있다. 상기 유전체 창문(151)은 초고주파를 투과시키고 진공을 유지할 수 있는 재질일 수 있다. 상기 유전체 창문(151)의 재질은 쿼츠, 알루미나, 사파이어, 질화 알루미늄, 알루미늄 산화막, 알루미늄 질화막, 및 이들의 조합 중에서 하나일 수 있다. 상기 유전체 창문(151)은 원판 형상일 수 있다. 상기 유전체 창문(151)은 2 중 구조를 가질 수 있다. 상기 유전체 창문(151)은 연속적으로 적층된 제1 유전체 창문 및 제2 유전체 창문을 포함할 수 있다. 상기 제1 유전체 창문은 상기 방전 공간에 노출되고, 상기 제2 유전체 창문은 도파관에 노출될 수 있다. 상기 제1 유전체 창문은 사파이어이고, 상기 제2 유전체 창문은 세라믹일 수 있다. 이에 따라, 비용을 절감하면서, 내구성을 증가시킬 수 있다.The chamber 110 may include microwave apertures (not shown). The microwave hole may provide an external microwave to the discharge space 101. The microwave hole may be blocked by the dielectric window 151. The dielectric window 151 may be a material capable of transmitting microwaves and maintaining a vacuum. The material of the dielectric window 151 may be one of quartz, alumina, sapphire, aluminum nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, and combinations thereof. The dielectric window 151 may have a disc shape. The dielectric window 151 may have a double structure. The dielectric window 151 may comprise a first dielectric window and a second dielectric window sequentially stacked. The first dielectric window may be exposed to the discharge space and the second dielectric window may be exposed to the waveguide. The first dielectric window may be sapphire and the second dielectric window may be ceramic. Thus, it is possible to increase the durability while reducing the cost.

도파관(153)은 도파관 구멍(미도시)을 포함하고, 상기 도파관 구멍은 초고주파를 방사한다. 상기 초고주파는 상기 도파관 구멍 및 유전체 창문(151)을 통하여 상기 챔버(110)에 형성된 초고주파 구멍을 통하여 상기 방전 공간(101)으로 전달된다. 상기 초고주파 구멍은 새로운 도파관을 형성할 수 있다. 상기 도파관 구멍 및 상기 초고주파 구멍은 원형일 수 있다. 상기 유전체 창문(151)은 원판 형상일 수 있다. 상기 도파관(153)은 TE 모드 또는 TM 모드를 가질 수 있다. 상기 도파관(153)은 직사각형 도파관일 수 있다.The waveguide 153 includes a waveguide hole (not shown), and the waveguide hole emits a very high frequency wave. The microwave is transmitted to the discharge space 101 through the microwave hole formed in the chamber 110 through the waveguide hole and the dielectric window 151. [ The microwave aperture may form a new waveguide. The waveguide hole and the microwave hole may be circular. The dielectric window 151 may have a disc shape. The waveguide 153 may have a TE mode or a TM mode. The waveguide 153 may be a rectangular waveguide.

상기 챔버(110) 내부로 전달된 초고주파는 초고주파 플라즈마를 형성한다. 상기 유전체 창문(151)을 지지하고 상기 도파관(153)과 상기 챔버(110)를 연결하는 지지 블록(미도시)이 배치될 수 있다.  The microwave transmitted into the chamber 110 forms a microwave plasma. A support block (not shown) for supporting the dielectric window 151 and connecting the waveguide 153 and the chamber 110 may be disposed.

초고주파 플라즈마는 국부적으로 강한 전자기파에 의하여 형성된다. 이에 따라, 상기 초고주파 플라즈마와 접촉하는 영역은 가열될 수 있다. 특히, 불소 함유 가스가 방전되는 경우, 가열된 상기 유전체 창문(151)은 쉽게 식각될 수 있다. 상기 지지 블록은 상기 도파관(153)과 상기 유전체 창문(151) 사이에 배치되어 상기 유전체 창문(151)을 냉각할 수 있다. 상기 지지 블록은 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 물질일 수 있다. 상기 지지 블록은 냉매에 의하여 냉각되거나, 가압 공기에 의하여 냉각될 수 있다. 또한, 상기 유전체 창문(151)은 상기 챔버의 외표면에 배치되어, 상기 방전 공간에 직접적으로 접촉하지 않을 수 있다.Microwave plasma is formed by locally strong electromagnetic waves. Accordingly, the region in contact with the microwave plasma can be heated. In particular, when the fluorine-containing gas is discharged, the heated dielectric window 151 can be easily etched. The support block may be disposed between the waveguide 153 and the dielectric window 151 to cool the dielectric window 151. The support block may be a material having excellent thermal conductivity such as aluminum. The support block can be cooled by the refrigerant or cooled by the pressurized air. In addition, the dielectric window 151 may be disposed on the outer surface of the chamber and may not directly contact the discharge space.

초고주파 발생기(155)는 상기 도파관(116)에 초고주파를 공급한다. 상기 초고주파 발생기(155)의 주파수는 1 GHz 내지 20 GHz일 수 있다. 상기 초고주파 발생기(155)의 전력은 수십 와트(Watt) 내지 수 킬로 와트(kWatt)일 수 있다. 상기 초고주파 발생기(155)는 2.45 GHz의 마그네트론(magnetron)일 수 있다. 가정용 전자 레인지에 사용되는 마그네트론은 저렴하고, 소형이다. 따라서, 상기 초고주파 발생기(155)는 저렴한 가격으로 초고주파 플라즈마를 형성할 수 있다.A microwave generator (155) supplies microwave to the waveguide (116). The frequency of the microwave generator 155 may be 1 GHz to 20 GHz. The power of the microwave generator 155 may be from several tens of watts to several kilowatts (kWatt). The microwave generator 155 may be a magnetron of 2.45 GHz. The magnetron used in domestic microwave ovens is inexpensive and compact. Accordingly, the microwave generator 155 can form a microwave plasma at an inexpensive price.

임피던스 매칭을 위한 튜너(stub tuner)(154)는 상기 도파관(153)에 장착될 수 있다. 튜너는 스터브 튜너일 수 있다. 방향성 결합기(157)는 상기 도파관(153)에 장착되어 반사파 또는 진행파의 일부를 추출한다. 따라서, 입사 전력, 반사 전력을 추출할 수 있다. 더미 로드(dummy load;156)는 반사파를 소모할 수 있다. 한편, 상기 더미 로드(156), 상기 방향성 결합기(157), 및 상기 튜너(154)는 간단한 구조를 위하여 제거될 수 있다.A stub tuner 154 for impedance matching may be mounted on the waveguide 153. The tuner may be a stub tuner. The directional coupler 157 is mounted on the waveguide 153 to extract a part of the reflected wave or traveling wave. Therefore, incident power and reflected power can be extracted. The dummy load 156 may consume reflected waves. Meanwhile, the dummy rod 156, the directional coupler 157, and the tuner 154 may be removed for a simple structure.

상기 자성체 코어(142,144)는 폐 루프를 형성하는 토로이드 형태일 수 있다. 상기 자성체 코어(142,144)의 단면은 원형 또는 사각형일 수 있다. 상기 자성체 코어(142,144)는 토로이드에서 변형되어 직선 부위와 곡선 부위를 가질 수 있다. 상기 자성체 코어(142,144)의 형태는 감기는 부위의 상기 챔버의 구조에 의존할 수 있다.The magnetic core 142, 144 may be in the form of a toroid to form a closed loop. The cross-section of the magnetic core (142, 144) may be circular or rectangular. The magnetic core 142 and 144 may be deformed in the toroid so as to have a straight portion and a curved portion. The shape of the magnetic core (142, 144) may depend on the structure of the chamber at the winding site.

상기 자성체 코어(142,144)는 페라이트 또는 나노 크리스탈라인(nano crystalline) 코어일 수 있다. 나노 크리스탈라인 코어의 경우, 투자율은 15000 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 자성체 코어(142,144)의 부피가 감소되고, 히스테리시스에 의한 열손실이 감소될 수 있다. 상기 자성체 코어(142,144)는 폐 루프(closed loop)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 자속은 상기 자성체 코어(142,144)에 집중될 수 있다. 상기 자성체 코어(142,144)의 와류(eddy current)에 의한 열 손실을 감소시키기 위하여, 상기 자성체 코어(142,144)는 복수의 부품으로 분리될 수 있다. 상기 자성체 코어(142,144)는 상기 챔버의 방전 공간의 일 단면을 감싸도록 배치될 수 있다.The magnetic core 142, 144 may be a ferrite or a nano crystalline core. For nano crystal line cores, the permeability may be above 15000. Accordingly, the volume of the magnetic core (142, 144) is reduced, and the heat loss due to hysteresis can be reduced. The magnetic core 142 and 144 may form a closed loop. Accordingly, the magnetic flux can be concentrated on the magnetic core 142, 144. [ In order to reduce heat loss due to eddy currents of the magnetic core 142, 144, the magnetic core 142, 144 may be divided into a plurality of parts. The magnetic core (142, 144) may be disposed so as to surround one end face of the discharge space of the chamber.

유도 코일(163,165)은 구리 또는 은과 같은 도전성이 좋은 물질로 형성될 수 있다. 상기 유도 코일(163,165)은 넓은 띠 형태를 가질 수 있다. 상기 유도 코일(163,165)은 상기 챔버(110)와 절연되도록 절연체로 코팅될 수 있다.The induction coils 163 and 165 may be formed of a conductive material such as copper or silver. The induction coils 163 and 165 may have a wide band shape. The induction coils 163 and 165 may be coated with an insulator so as to be insulated from the chamber 110.

상기 유도 코일(163,165)은 교류 전원(162,164)에 연결된다. 상기 교류 전원(162,164)의 주파수는 10kHz 내지 10 MHz 일 수 있다. 바람직하게는 상기 교류 전원(162,164)의 주파수가 100 kHz 내지 1MHz 일 수 있다. 상기 교류 전원(162,164)의 전력은 처리용량에 비례하여 증가하나, 통상적으로 수 킬로와트 내지 수백 킬로와트일 수 있다. The induction coils 163 and 165 are connected to the AC power sources 162 and 164, respectively. The frequency of the AC power sources 162 and 164 may be 10 kHz to 10 MHz. Preferably, the frequency of the AC power source (162, 164) is 100 kHz to 1 MHz. The power of the alternating current sources 162, 164 increases in proportion to the processing capacity, but can typically be from a few kilowatts to hundreds of kilowatts.

상기 유도 코일(163,165)에 흐르는 교류 전류는 상기 자성체 코어(142,144)에 자속을 유도한다. 상기 시변 자속(time varying magnetic flux)은 상기 자성체 코어(142,144)의 일 단면을 감싸는 방향으로 유도 전기장을 유도한다. 상기 유도 전기장 방향을 따라 상기 방전 공간(101)이 배치될 수 있다. 따라서, 상기 유도 전기장은 상기 챔버(122) 내부의 방전 공간에서 유도 결합 플라즈마를 형성한다. 또한, 상기 유도 전기장은 도전성 챔버에서 옴익 가열(ohmic heating)에 의하여 열을 발생시킨다. 상기 챔버(110)는 옴익 가열(ohmic heating)을 감소시키기 위하여 전기적으로 서로 분리된 복수의 부품으로 형성될 수 있다. 특히, 표피 효과에 의하여, 상기 유도 전기장의 주파수는 수 MHz 이하인 것이 바람직하다.An alternating current flowing through the induction coils 163 and 165 induces a magnetic flux to the magnetic core 142 and 144. The time varying magnetic flux induces an induced electric field in a direction surrounding one end surface of the magnetic core (142, 144). The discharge space 101 may be disposed along the induction electric field direction. Thus, the induced electric field forms an inductively coupled plasma in the discharge space inside the chamber 122. The induction field also generates heat by ohmic heating in the conductive chamber. The chamber 110 may be formed of a plurality of parts that are electrically separated from each other to reduce ohmic heating. Particularly, due to the skin effect, the frequency of the induced electric field is preferably several MHz or less.

상기 챔버(110)의 압력은 수 백 밀리토로(mTorr) 내지 수백 토르(Torr)일 수 있다. 유도 결합 플라즈마는 수십 토르 이상의 공정 가스에서 방전을 유지하기 어렵다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 초고주파 방전의 도움으로 수십 토르 이상에서 공정 가스를 이용하여 방전을 유지할 수 있다. The pressure of the chamber 110 may be several hundreds of mils (mTorr) to several hundred Torr. Inductively coupled plasma is difficult to sustain discharge in a process gas of several tens of Torches or more. However, the plasma generating apparatus according to the embodiment of the present invention can maintain the discharge using the process gas at several tens of torches with the help of microwave discharge.

제어부(182)는 광센서(158)의 측정 결과를 입력받아, 초기 방전 발생 여부를 판단하여, 전원(162,164)을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(182)는 벨브(184,183)를 제어하여 가스를 상기 챔버(110)에 제공하고, 배기할 수 있다.The controller 182 receives the measurement result of the optical sensor 158 and determines whether an initial discharge has occurred to control the power sources 162 and 164. In addition, the controller 182 controls the valves 184 and 183 to supply gas to the chamber 110 and exhaust the gas.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 그루브를 가지는 방전 공간은 매끈한 방전 공간에 비하여 2 배 정도의 해리율 또는 식각률을 증가시킬 수 있다.초고주파 초기 방전 장치는 초기 방전을 용이하게 수행한다. 따라서, 교류 전원은 점화 전극을 동작시키기 위한 별도의 고전압 발생 회로가 필요없고, 상기 교류 전원은 점화 전극을 동작시키는 회로가 없어 동작 전압을 감소할 수 있다. 이에 따라, 상기 교류 전원의 가격이 감소할 수 있다.In the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, the discharge space having the grooves can increase the dissociation rate or the etching rate by about twice as much as the smooth discharge space. Therefore, the AC power source does not need a separate high voltage generating circuit for operating the ignition electrode, and the AC power source can reduce the operating voltage because there is no circuit for operating the ignition electrode. Accordingly, the cost of the AC power source can be reduced.

가스 배기 통로(33)는 해리된 공정 가스를 공정 용기(172)에 제공할 수 있다. 상기 공정 용기(172)는 식각 공정, 증착 공정, 에싱(ashing) 공정, 세정 공정 등을 수행할 수 있다. 상기 증착 공정의 경우, 상기 공정 용기는 별도의 증착 공정 가스를 공급받는다. 상기 공정 용기는 기판(173), 및 기판 홀더(174)를 포함할 수 있다. 상기 기판(173)은 반도체 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 및 금속 기판일 수 있다. 상기 공정 용기(172)가 오염된 경우, 상기 플라즈마 발생 장치는 해리된 공정 가스를 상기 공정 용기에 제공하여 상기 공정 용기의 내부를 세정하는 세정 공정을 진행할 수 있다.The gas exhaust passage 33 can provide the dissociated process gas to the process container 172. The process vessel 172 may perform an etching process, a deposition process, an ashing process, a cleaning process, and the like. In the case of the deposition process, the process vessel is supplied with a separate deposition process gas. The process vessel may include a substrate 173, and a substrate holder 174. The substrate 173 may be a semiconductor substrate, a glass substrate, a plastic substrate, and a metal substrate. When the process container 172 is contaminated, the plasma generator may perform a cleaning process of supplying the disassociated process gas to the process container to clean the inside of the process container.

기판의 크기가 증가함에 따라, 상기 공정 용기의 부피가 증가하여, 상기 플라즈마 발생 장치는 수 SLM(standard liter per minute) 내지 수백 SLM의 해리된 공정 가스를 상기 공정 용기에 제공할 수 있다.As the size of the substrate increases, the volume of the process vessel increases, so that the plasma generator can provide a dissociated process gas of several liters per liter (SLM) to several hundreds of SLM to the process vessel.

상기 초기 방전 가스는 초기 방전에 용이한 아르곤 가스 등과 같은 불활성 가스 또는 질소 가스일 수 있다. 상기 공정 가스는 불소 함유 가스 또는 산소 가스일 수 있다. The initial discharge gas may be an inert gas such as argon gas or a nitrogen gas which is easy to discharge at an initial discharge. The process gas may be a fluorine-containing gas or an oxygen gas.

구체적으로, 상기 공정 가스는 NF₃이고, 초기 방전 가스는 아르곤 가스일 수 있다. 상기 챔버(110)에서 플라즈마에 의하여 해리된 해리 가스는 공정 챔버에 제공되어 세정 공정이 수행될 수 있다.Specifically, the process gas may be NF ₃ , and the initial discharge gas may be argon gas. In the chamber 110, a dissociated dissociated gas is supplied to the process chamber to perform a cleaning process.

종래의 토로이달 플라즈마 발생 장치는 낮은 압력에서 초기 방전 가스를 이용하여 방전하고, 압력을 증가시키면서 공정 가스를 챔버에 투입한다. 따라서, 공정 가스가 해리되기까지 대기 시간이 길다.Conventional toroidal plasma generators discharge process gases at low pressure using an initial discharge gas and introduce process gases into the chamber with increasing pressure. Therefore, the waiting time for the process gas to dissociate is long.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치은 공정 가스와 초기 방전가스를 높은 압력에서 동시에 투입할 수 있다. 공정 가스의 비율은 초기 방전가스에 대하여 5 퍼센트 이상일 수 있다. 초고주파 방전은 높은 압력에서도 쉽게 안정적으로 방전된다. 따라서, 공정 가스와 초기 방전 가스의 유량비를 조절하여, 공정 가스의 방전이 가능하다. 따라서, 대기 시간이 현저히 감소한다.However, the plasma generating apparatus according to the embodiment of the present invention can simultaneously inject the process gas and the initial discharge gas at a high pressure. The ratio of process gas may be at least 5 percent for the initial discharge gas. Very high frequency discharge is easily and reliably discharged even at high pressure. Therefore, the flow rate of the process gas and the initial discharge gas can be adjusted to discharge the process gas. Therefore, the waiting time is significantly reduced.

또한, 종래의 토로이달 플라즈마 발생 장치는 초기 방전을 위하여 축전 결합 전극을 이용하나, 축전 결합 플라즈마는 면적이 클 수록 방전이 용이하다. 축전 결합 전극의 면적의 증가에는 한계가 있다. 축전 결합 전극의 면적 증가는 스퍼터링을 유발한다. 또한, 축전 결합 플라즈마를 형성하기 위하여 별도의 고전압을 유발하는 고전압 전원이 요구된다. 상기 고전압 전원은 별도의 비용을 요구한다. 또한, 축전 결합 플라즈마는 강한 전기장을 이용하여 아크에 취약하다. 또한, 유도결합 플라즈마 발생시에도, 축전 결합 전극은 아크를 발생시킬 수 있다. 한번 아크가 발생하면, 계속 아크가 발생하여 장비의 수명을 현저히 감소시킨다.In addition, the conventional toroidal plasma generating apparatus uses a capacitive coupling electrode for initial discharging, but discharging is easier as the capacitive coupling plasma area increases. There is a limit in increasing the area of the capacitive coupling electrode. Increasing the area of the capacitive coupling electrode causes sputtering. In addition, a high voltage power source which generates a separate high voltage is required to form a capacitive coupling plasma. The high voltage power supply requires a separate cost. Also, the capacitively coupled plasma is susceptible to arc using a strong electric field. Further, even when the inductively coupled plasma is generated, the capacitive coupling electrode can generate an arc. Once an arc is generated, an arc is continuously generated and the life of the equipment is significantly reduced.

그러나, 본 발명에 의한 초기 방전은 초고주파를 이용하여 아크가 발생하지 않는다. 또한, 축전 결합 플라즈마에서 발생하는 스퍼터링 문제가 없다.  However, in the initial discharge according to the present invention, an arc is not generated using a very high frequency. In addition, there is no sputtering problem generated in the capacitive coupling plasma.

또한, 초고주파 초기 방전은 초고주파 발생기와 도파관 만으로 방전이 가능하다. 또한, 초고주파 발생기는 가정용 마그네트론을 사용하는 경우, 초고주파 방전을 위한 설비의 가격은 저렴하다.In addition, the very high frequency initial discharge can be discharged by only the microwave generator and the waveguide. In addition, when a microwave generator is used for a household magnetron, the cost of a microwave discharge facility is low.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 분해된 상태에서 절단 사시도이다.2 is a perspective exploded view of the plasma generator according to an embodiment of the present invention in an exploded state.

도 3은 도 2의 플라즈마 발생 장치의 x-y 평면을 따라 자른 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the x-y plane of the plasma generating apparatus of Fig.

도 2 및 도 3을 참조하면, 플라즈마 발생 장치(100a)는 폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어(142,144), 상기 자성체 코어(142,144)의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간(101)을 포함하는 챔버(110), 상기 자성체 코어(142,144)의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일(163,165), 상기 유도 코일(163,165)에 전력을 공급하여 상기 자성체 코어(142,144)에 의하여 형성된 유도 기전력이 상기 방전 공간(101)에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원(162,164), 및 상기 방전 공간(101)의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove)를 포함한다. 상기 유도 코일(163,165)은 변압기의 1차 코일을 구성하고, 상기 방전 공간(101)에 형성된 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the plasma generator 100a includes a toroidal magnetic core 142, 144 for forming a closed loop, a plurality of magnetic cores 142, 144 surrounding the one end surface of the magnetic core 142, The induction coils 163 and 165 arranged to surround the other end faces of the magnetic core 142 and 144 and the induction coils 163 and 165 and the magnetic cores 142 and 144 by supplying electric power to the induction coils 163 and 165, And a groove formed on an inner surface of the discharge space 101. The discharge space 101 is formed in the discharge space 101, The induction coils 163 and 165 constitute a primary coil of the transformer, and the plasma formed in the discharge space 101 forms a secondary coil of the transformer.

자성체 코어(142,144)는 직육면체의 중심에 관통하는 개구부를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 자성체 코어(142,144)는 토로이드 형상을 가질 수 있다. 상기 챔버(110)의 일부는 상기 개구부에 삽입되고, 상기 챔버(110)는 상기 개구부를 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 챔버(110)는 그 내부에 상기 챔버의 진행 방향을 따라 방전 공간(101)이 형성될 수 있다. 상기 방전 공간(101)은 토로이드 형태일 수 있다.The magnetic core 142 and 144 may have openings penetrating the center of the rectangular parallelepiped. Accordingly, the magnetic core 142 and 144 may have a toroidal shape. A part of the chamber 110 may be inserted into the opening, and the chamber 110 may be formed to surround the opening. The chamber 110 may have a discharge space 101 formed therein along the direction of the chamber. The discharge space 101 may have a toroidal shape.

상기 자성체 코어(142,144)는 제1 자성체(142)와 제2 자성체 코어(144)를 포함할 수 있다. 상기 제1 자성체 코어(142)는 상기 챔버(110)의 일 단면을 감싸도록 배치되고, 상기 제2 자성체 코어(144)는 상기 챔버(110)의 다른 단면을 감싸도록 배치될 수 있다. 제1 유도 코일(163)은 상기 제1 자성체 코어(142)의 일 단면을 감싸도록 배치되고, 상기 제2 유도 코일(165)은 상기 제2 자성체 코어(144)의 일 단면을 감싸도록 배치될 수 있다.The magnetic core (142, 144) may include a first magnetic body (142) and a second magnetic core (144). The first magnetic core 142 may be disposed to surround one end surface of the chamber 110 and the second magnetic core 144 may surround the other end surface of the chamber 110. The first induction coil 163 is disposed so as to surround one end face of the first magnetic core 142 and the second induction coil 165 is disposed to surround one end face of the second magnetic core 144 .

상기 챔버(110)는 내부에 폐 루프를 형성하는 방전 공간을 포함할 수 있다. 상기 방전 공간(101)은 토로이드 형상과 유사한 형태일 수 있다. The chamber 110 may include a discharge space for forming a closed loop therein. The discharge space 101 may have a shape similar to the toroidal shape.

상기 챔버(110)는 제1 내지 제4 레그(111~114)를 포함할 수 있다. 상기 제1 레그(111)는 x축 방향으로 연장되도록 배치되고, 상기 제3 레그(113)는 y축 방향으로 이격되어 상기 제1 레그(111)와 나란히 배치될 수 있다. 상기 제2 레그(112)는 y축 방향으로 연장되도록 배치되고, 상기 제4 레그(114)는 x축 방향으로 이격되어 상기 제2 레그(112)와 나란히 배치될 수 있다.The chamber 110 may include first to fourth legs 111 to 114. The first legs 111 may be arranged to extend in the x-axis direction, and the third legs 113 may be spaced apart from the first legs 111 in the y-axis direction. The second legs 112 may be arranged to extend in the y-axis direction, and the fourth legs 114 may be spaced apart in the x-axis direction and disposed side by side with the second legs 112.

상기 제1 레그(111)는 제1 방향(x축 방향)으로 형성된 제1 관통홀(11)을 포함할 수 있다. 상기 제2 레그(112)는 상기 제1 관통홀(11)에 연속적으로 연결되도록 형성된 제1 연결통로(12)를 포함할 수 있다. 제3 레그(113)는 상기 제1 연결통로(12)와 연속적으로 연결되고 상기 제1 방향으로 형성된 제2 관통홀(13)을 포함할 수 있다. 제4 레그(114)는 상기 제2 관통홀(13)에 연결적으로 연결되도록 형성된 제2 연결 통로(14)를 포함할 수 있다. 상기 제1 관통홀(11), 제1 연결통로(12), 제2 관통홀(13), 및 제2 연결 통로(14)는 연속적으로 연결되어 상기 방전 공간(101)을 형성할 수 있다.The first leg 111 may include a first through hole 11 formed in a first direction (x-axis direction). The second leg 112 may include a first connection passage 12 formed to be connected to the first through hole 11 continuously. The third leg 113 may include a second through hole 13 connected to the first connection passage 12 and formed in the first direction. The fourth leg 114 may include a second connection passage 14 formed to be connected to the second through hole 13 in a connected manner. The first through-hole 11, the first connection passage 12, the second through-hole 13, and the second connection passage 14 may be continuously connected to form the discharge space 101.

상기 제1 레그(111)는 사각 기둥 형상으로 제1 방향으로 연장될 수 있고, 상기 제1 관통홀(11)은 상기 제1 레그(111)의 중심축을 관통하는 원통 형상일 수 있다. 상기 제1 관통홀(11)의 주위에는 복수의 그루브들(115)이 형성될 수 있다. 상기 그루브(115)는 원형 또는 스파이럴 형상일 수 있다. The first leg 111 may extend in a first direction in a square pillar shape and the first through hole 11 may be formed in a cylindrical shape passing through the central axis of the first leg 111. A plurality of grooves (115) may be formed around the first through hole (11). The groove 115 may have a circular or spiral shape.

상기 제3 레그(113)는 사각 기둥 형상이고, 상기 제2 관통홀(13)은 상기 제3 레그(113)의 중심축을 관통하는 원통 형상일 수 있다. 상기 제2 관통홀(13)의 주위에는 복수의 그루브들(115)이 형성될 수 있다. 상기 그루브(115)는 원형 또는 스파이럴 형상일 수 있다. The third leg 113 may have a rectangular column shape and the second through hole 13 may have a cylindrical shape passing through the central axis of the third leg 113. A plurality of grooves (115) may be formed around the second through hole (13). The groove 115 may have a circular or spiral shape.

상기 제2 레그(112)는 y축 방향으로 연장되는 직사각형 기둥 형상일 수 있다. 제2 레그(112)는 상기 제1 관통홀(11)의 일단과 연결되고 제1 방향으로 형성된 제1 통로(12a), 상기 제2 관통홀(13)의 일단과 연결되고 제1 방향으로 형성된 제2 통로(12b), 및 상기 제1 통로(12a)와 상기 제2 통로(12b)를 연결하는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성된 제3 통로(12c)를 포함한다. 상기 제1 통로(12a), 제3 통로(12c), 및 상기 제2 통로(12b)는 연속적으로 연결되어 제1 연결 통로(12)를 형성한다.The second leg 112 may be a rectangular column extending in the y-axis direction. The second leg 112 has a first passage 12a connected to one end of the first through hole 11 and formed in a first direction and a second passage 12b connected to one end of the second through hole 13 and formed in a first direction A second passage 12b and a third passage 12c formed in a second direction perpendicular to the first direction connecting the first passage 12a and the second passage 12b. The first passage 12a, the third passage 12c, and the second passage 12b are continuously connected to each other to form a first connection passage 12. [

상기 제2 레그(112)는 지지판(112b) 및 상기 지지판(112b) 상에 배치된 덮개판(112a)을 포함할 수 있다. 상기 지지판(112b)은 상부면에 함몰된 오목부(112c)를 포함할 수 있다. 상기 오목부(112c)의 하부면에서 상기 제2 방향(y축 방향)을 따라 상기 제3 통로(12c)의 반쪽이 형성될 수 있다. 상기 덮개판(112a)은 하부면에 돌출된 돌출부(112d)를 포함하고, 상기 돌출부(112d)의 하부면에 상기 제2 방향으로 따라 상기 제3 통로(12c)의 다른 반쪽이 형성될 수 있다.The second leg 112 may include a support plate 112b and a cover plate 112a disposed on the support plate 112b. The support plate 112b may include a concave portion 112c recessed in the upper surface. A half of the third passage 12c may be formed along the second direction (y-axis direction) on the lower surface of the concave portion 112c. The cover plate 112a may include a protrusion 112d protruding from the lower surface and the other half of the third passage 12c may be formed on the lower surface of the protrusion 112d along the second direction.

상기 제4 레그(114)는 y축 방향으로 연장되는 직사각형 기둥 형상일 수 있다. 제4 레그(114)는 상기 제1 관통홀(11)의 타단과 연결되고 제1 방향으로 형성된 제1 통로(14a), 상기 제2 관통홀(13)의 타단과 연결되고 제1 방향으로 형성된 제2 통로(14b), 및 상기 제1 통로(14a)와 상기 제2 통로(14b)를 연결하고 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성된 제3 통로(14c)를 포함한다. 상기 제1 통로(14a), 제3 통로(14c), 및 상기 제2 통로(14b)는 연속적으로 연결되어 제2 연결 통로(14)를 형성한다.The fourth leg 114 may have a rectangular column shape extending in the y-axis direction. The fourth leg 114 has a first passage 14a connected to the other end of the first through hole 11 and formed in a first direction, a second passage 14a connected to the other end of the second through hole 13, A second passage 14b and a third passage 14c connecting the first passage 14a and the second passage 14b and formed in a second direction perpendicular to the first direction. The first passage 14a, the third passage 14c, and the second passage 14b are continuously connected to each other to form a second connection passage 14.

상기 제4 레그(114)는 지지판(114b) 및 상기 지지판(114b) 상에 배치된 덮개판(114a)을 포함할 수 있다. 상기 지지판(114b)은 하부면에 함몰된 오목부(114c)를 포함할 수 있다. 상기 오목부(114c)의 상부면에서 상기 제2 방향(y축 방향)을 따라 상기 제3 통로(14c)의 반쪽이 형성될 수 있다. 상기 덮개판(114a)은 상부면에 돌출된 돌출부(114d)를 포함하고, 상기 돌출부(114d)의 상부면에 상기 제2 방향으로 따라 상기 제3 통로(14c)의 다른 반쪽이 형성될 수 있다.The fourth leg 114 may include a support plate 114b and a cover plate 114a disposed on the support plate 114b. The support plate 114b may include a concave portion 114c recessed in the lower surface. A half of the third passage 14c may be formed along the second direction (y-axis direction) on the upper surface of the concave portion 114c. The cover plate 114a may include a protrusion 114d protruding from the upper surface and the other half of the third passage 14c may be formed on the upper surface of the protrusion 114d along the second direction.

상기 2 레그(112)는 상기 제 1 통로(12a) 및 상기 제3 통로(12b)의 접합 부위에 연결되고 상기 제2 레그(112)의 일 측면을 관통하고 상기 제3 통로(12b)가 바라보는 위치에 형성된 가스 공급 통로(32)를 포함할 수 있다. 상기 가스 공급 통로(32)는 제2 방향으로 배치될 수 있다.The two legs 112 are connected to the joint portions of the first passage 12a and the third passage 12b and pass through one side of the second leg 112 and the third passage 12b is bent And a gas supply passage 32 formed at a viewing position. The gas supply passage 32 may be disposed in the second direction.

제1 플랜지(132)는 상기 가스 공급 통로(32)의 입구에서 상기 제2 레그(112)의 상기 일 측면에 결합할 수 있다. 가스 인젝터(gas injector;139)는 상기 제1 플랜지(132)에 결합하여 공급 가스에 스월(swirl)을 제공할 수 있다. 상기 가스 인젝터(139)는 복수의 구멍을 가지고 나선 유동하는 가스를 상기 방전 공간(101)에 제공할 수 있다. 상기 가스 인젝터(139)는 가스를 상기 제 1 통로(12a)와 상기 제3 통로(12c)에 분배할 수 있다. 상기 가스 인젝터(139)의 끝은 상기 방전 공간(101)의 곡선 부위에 접하도록 삽입될 수 있다. 상기 가스 인젝터(139)의 끝은 45도 경사면을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 경사면에서 방출되는 가스는 스월(swirl)을 가지면서 제 1 통로(12a)와 상기 제3 통로(12c)에 분배될 수 있다. The first flange 132 may engage the one side of the second leg 112 at the inlet of the gas supply passage 32. A gas injector 139 may be coupled to the first flange 132 to provide a swirl to the feed gas. The gas injector 139 can provide a gas flowing into the discharge space 101 with a plurality of holes. The gas injector 139 can distribute the gas to the first passage 12a and the third passage 12c. The end of the gas injector 139 may be inserted into contact with the curved portion of the discharge space 101. The end of the gas injector 139 may have a 45 degree inclined surface. Accordingly, the gas emitted from the inclined surface can be swirled and distributed to the first passage 12a and the third passage 12c.

상기 제4 레그(114)는 상기 제2 통로(14b) 및 상기 제3 통로(14c)의 접합 부위에 연결되고 상기 제4 레그(114)의 타 측면을 관통하고 상기 제3 통로(14c)가 바라보는 위치에 형성된 가스 배기 통로(33)를 포함할 수 있다. 상기 가스 배기 통로(33)는 제2 방향으로 배치될 수 있다.The fourth leg 114 is connected to the junction between the second passage 14b and the third passage 14c and penetrates the other side of the fourth leg 114 and the third passage 14c And a gas exhaust passage 33 formed at a position where the gas exhaust passage 33 is viewed. The gas exhaust passage 33 may be arranged in the second direction.

제2 플랜지(133)는 상기 가스 배기 통로(33)의 출구에서 상기 제4 레그(114)의 상기 타 측면에 결합할 수 있다. 제3 플랜지(135)는 상기 제2 플랜지(133)에 결합하여 외부로 해리 가스를 토출할 수 있다.The second flange 133 can engage with the other side of the fourth leg 114 at the outlet of the gas exhaust passage 33. The third flange 135 may be coupled to the second flange 133 to discharge the dissociation gas to the outside.

절연 스페이서(119)는 제1 레그(111)의 일단의 외주면에 삽입되어 상기 제1 레그(111)와 상기 제2 레그(112)를 절연시킬 수 있다. 절연 스페이서는 상기 제1 레그(111)의 타단의 외주면에 삽입되어 상기 제1 레그(111)와 상기 제4 레그(114)를 절연시킬 수 있다. 절연 스페이서는 상기 제3 레그의 일단의 외주면에 삽입되어 상기 제2 레그와 상기 제3 레그를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 절연 스페이서는 상기 제3 레그의 타단의 외주면에 삽입되어 상기 제3 레그와 상기 제4 레그를 전기적으로 절연시킬 수 있다.The insulating spacer 119 may be inserted into the outer peripheral surface of one end of the first leg 111 to insulate the first leg 111 from the second leg 112. The insulating spacer may be inserted into the outer peripheral surface of the other end of the first leg 111 to insulate the first leg 111 and the fourth leg 114 from each other. The insulating spacer may be inserted into an outer peripheral surface of one end of the third leg to electrically isolate the second leg from the third leg. The insulating spacer may be inserted into the outer peripheral surface of the other end of the third leg to electrically isolate the third leg from the fourth leg.

유도 코일(163,165)은 상기 제1 자성체 코일(142)을 감싸는 제1 유도 코일(163)과 제2 자성체 코어(144)를 감싸는 제2 유도 코일(165)을 포함할 수 있다. 제1 전원은 상기 제1 유도 코일(163)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 전원은 상기 제2 유도 코일(165)에 전기적으로 연결될 수 있다. The induction coils 163 and 165 may include a first induction coil 163 surrounding the first magnetic substance coil 142 and a second induction coil 165 surrounding the second magnetic substance core 144. The first power source may be electrically connected to the first induction coil 163. In addition, the second power source may be electrically connected to the second induction coil 165.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 제1 유도 코일(163) 및 제2 유도 코일(165)은 직렬 연결되어 하나의 전원에 연결될 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the first induction coil 163 and the second induction coil 165 may be connected in series and connected to one power source.

본 발명의 다른 변형된 실시예에 따르면, 상기 유도 코일은 제1 자성체 코어(142)와 제2 자성체 코어(144)를 모두 감싸도록 형성되고, 상기 유도 코일은 하나의 전원에 연결될 수 있다.According to another modified embodiment of the present invention, the induction coil is formed to enclose both the first magnetic core 142 and the second magnetic core 144, and the induction coil can be connected to one power source.

상기 그루브(115)는 상기 방전 공간(101)의 진행하는 방향을 감싸도록 상기 챔버(110)의 내부 표면에 형성될 수 있다. 상기 그루브(115)는 암 나사과 같은 너트 형상을 가질 수 있다. 상기 그루브(115)는 헬리칼 형태 또는 원형일 수 있다. 이웃한 상기 그루브 사이의 간격은 수 밀리미터 내지 수 센티미터일 수 있다. 상기 그루브는 원형 주름관(circular bellows) 형상 또는 스파이럴 주름관(spiral bellows) 형상을 가질 수 있다. 상기 그루브(115)는 상기 방전 공간의 직선 부위에 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 그루브(115)는 제1 관통홀(11), 제2 관통홀(13), 제2 레그(112)의 제3 통로(12c), 및 제4 레그(114)의 제3 통로(14c)에 형성될 수 있다.The grooves 115 may be formed on the inner surface of the chamber 110 so as to surround the direction in which the discharge space 101 extends. The groove 115 may have a nut shape such as an arm or an apple. The groove 115 may be helical or circular. The spacing between adjacent grooves may be from a few millimeters to a few centimeters. The groove may have a circular bellows shape or a spiral bellows shape. The grooves 115 may be formed in a linear portion of the discharge space. Specifically, the groove 115 has a first through hole 11, a second through hole 13, a third passage 12c of the second leg 112, and a third passage 12c of the fourth leg 114, (14c).

상기 그루브(115)는 모서리가 생기지 않도록 곡면 처리될 수 있다. 따라서, 상기 그루브의 골짜기(valley) 영역 및 상기 그루브(115)의 돌출 영역은 모두 곡면 처리될 수 있다.The groove 115 may be curved so as not to have an edge. Therefore, the valley region of the groove and the protruding region of the groove 115 can all be curved.

제1 냉각 블록(131)은 상기 가스 인젝터(139)가 배치된 상기 제2 레그(112)의 일 측면의 반대 측면에 배치될 수 있다. 상기 제1 냉각 블록(131)은 냉매를 제공받아, 상기 제2 레그(112)에 형성된 냉매 유로에 제공할 수 있다. 또한, 상기 냉매 유로(coolant flow path)는 상기 제1 레그(111), 제3 레그(113), 및 상기 제4 레그(114)에 형성될 수 있다. 제2 냉각 블록(134)은 제2 플랜지(133)가 배치된 제4 레그(114)의 측면의 반대 측면에 배치될 수 있다. 상기 제2 냉각 블록(134)은 냉매 유로를 흐르면서 가열된 냉매를 배출할 수 있다. 즉, 상기 냉매는 상기 제1 냉각 블록(131)을 통하여 유입되어, 제2 레그(112), 제1 레그(111), 및 제4 레그(114)의 제1 냉매 유로와 제2 레그(112), 제3 레그(113), 및 제4 레그(114)의 제2 냉매 유로를 통하여 배출될 수 있다.The first cooling block 131 may be disposed on the opposite side of one side of the second leg 112 where the gas injector 139 is disposed. The first cooling block 131 may receive the refrigerant and provide the refrigerant to the refrigerant passage formed in the second leg 112. In addition, the coolant flow path may be formed in the first leg 111, the third leg 113, and the fourth leg 114. The second cooling block 134 may be disposed on the opposite side of the side of the fourth leg 114 where the second flange 133 is disposed. The second cooling block 134 may discharge the heated refrigerant while flowing through the refrigerant passage. That is, the refrigerant flows through the first cooling block 131 and flows through the first refrigerant channel of the second leg 112, the first leg 111, and the fourth leg 114 and the second refrigerant of the second leg 112 The third leg 113, and the fourth leg 114 through the second refrigerant passage.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다. 도 2 및 도 3에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.4 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention. A description overlapping with those described in FIGS. 2 and 3 will be omitted.

도 4를 참조하면, 초고주파 초기 방전부는 초고주파 구멍(19),도파관(153), 유전체 창문(151a,151b), 도파관 구멍(152)를 포함한다. 초고주파 초기 방전부는 초고주파를 이용하여 상기 방전 공간(101)에 초기 점화를 수행한다. Referring to FIG. 4, the microwave initial discharging portion includes a microwave hole 19, a waveguide 153, dielectric windows 151a and 151b, and a waveguide hole 152. The very high frequency initial discharge unit performs initial ignition in the discharge space 101 by using a very high frequency.

상기 방전 공간(101)은 직선 부위 및 곡선 부위를 포함하고, 상기 도파관의 길이 방향(y축 방향)은 상기 방전 공간(101)의 직선 부위의 연장 방향을 따라 배치될 수 있다. 이에 따라, 설치 공간을 최소화할 수 있다. 상기 도파관(153), 상기 도파관 구멍(152), 및 상기 초고주파 구멍(19)은 어퍼쳐 결합 케비티(aperture coupled cavity)를 구성할 수 있다. 즉, 상기 초고주파 구멍(19) 및 플라즈마는 케비티(cavity)를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 도파관 구멍(152)의 직경, 상기 초고주파 구멍(19)의 길이, 및 초고주파 구멍(19)의 직경은 설계될 수 있다. The discharge space 101 may include a straight portion and a curved portion, and the longitudinal direction (y-axis direction) of the wave guide may be disposed along the extending direction of the linear portion of the discharge space 101. Thus, the installation space can be minimized. The waveguide 153, the waveguide hole 152, and the microwave hole 19 may form an aperture coupled cavity. That is, the microwave hole 19 and the plasma may provide a cavity. Accordingly, the diameter of the waveguide hole 152, the length of the microwave hole 19, and the diameter of the microwave hole 19 can be designed.

상기 초고주파 구멍(19)은 상기 곡선 부위에서 x 축 방향을 따라 배치될 수 있다. 이에 따라, 방전 공간(101)이 형성하는 루프에 상기 유전체 창문(151a,151b)이 직접 접촉하지 않을 수 있다. The microwave apertures 19 may be arranged along the x-axis direction at the curved portions. Accordingly, the dielectric windows 151a and 151b may not directly contact the loop formed by the discharge space 101. [

다시, 도 3을 참조하면, 상기 초고주파 구멍(19)은 제2 레그(112)의 덮개판(112a)에 형성될 수 있다. 상기 초고주파 구멍(19)이 형성되는 위치는 제2 관통홀(13)이 상기 제2 레그(112)를 바라보는 위치일 수 있다. 상기 초고주파 구멍(19)은 상기 방전 공간(101)의 곡선 부위에 배치될 수 있다.Referring again to FIG. 3, the microwave hole 19 may be formed in the cover plate 112a of the second leg 112. The position of the microwave hole 19 may be a position where the second through hole 13 faces the second leg 112. The microwave hole (19) may be disposed at a curved portion of the discharge space (101).

도파관(153)은 초고주파를 제공할 수 있다. 상기 도파관(153)은 직각(rectangular) 도파관이고, 도파관 구멍(152)은 상기 도파관(153)의 측벽 또는 진행방향에 수직한 벽면에 형성되어 상기 도파관(153)을 진행하는 초고주파를 방사할 수 있다. 구체적으로, 상기 도파관 구멍(152)은 상기 도파관의 측벽에 설치될 수 있다. 상기 도파관 구멍(152)은 원형일 수 있다. The waveguide 153 can provide a very high frequency wave. The waveguide 153 may be a rectangular waveguide and the waveguide hole 152 may be formed on a sidewall of the waveguide 153 or on a wall surface perpendicular to the traveling direction of the waveguide 153 to emit a very high frequency wave propagating through the waveguide 153 . Specifically, the waveguide hole 152 may be provided on the side wall of the waveguide. The waveguide hole 152 may be circular.

상기 초고주파 구멍(19)은 외부에서 초고주파를 상기 방전 공간(101)에 제공하기 위하여 상기 방전 공간(101)에 연결되도록 상기 챔버(110)에 형성된다. 상기 초고주파 구멍(19)은 원형일 수 있다.The microwave hole 19 is formed in the chamber 110 so as to be connected to the discharge space 101 so as to provide microwaves to the discharge space 101 from the outside. The microwave hole 19 may be circular.

절연체 창문(151a,151b)은 상기 초고주파 구멍(19)의 주위에 배치되고, 초고주파가는 상기 절연체 창문(151a,151b)을 통과한다. 상기 절연체 창문(151a,151b)은 상기 챔버(110)의 외주면에 배치될 수 있다. 상기 절연체 창문(151a,151b)은 진공을 유지하고, 초고주파를 전달하기 위하여 사용된다. 상기 절연체 창문(151a,151b)은 제1 절연체 창문(151a) 및 상기 제2 절연체 창문(151b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연체 창문(151a)은 상기 챔버(110)의 외부면와 접촉하여 배치되고, 상기 제2 절연체 창문(151b)은 상기 도파관(153)의 외부면과 접촉하여 배치된다. 상기 절연체 창문(151a,151b), 상기 도파관 구멍(152), 및 상기 초고주파 구멍(19)은 서로 일렬로 정렬할 수 있다.Insulator windows 151a and 151b are disposed around the microwave hole 19, and the microwave passes through the insulator windows 151a and 151b. The insulator windows 151a and 151b may be disposed on the outer circumferential surface of the chamber 110. The insulator windows 151a and 151b are used for maintaining a vacuum and delivering microwaves. The insulator windows 151a and 151b may include a first insulator window 151a and a second insulator window 151b. The first insulator window 151a is disposed in contact with the outer surface of the chamber 110 and the second insulator window 151b is disposed in contact with the outer surface of the waveguide 153. [ The insulator windows 151a and 151b, the waveguide hole 152, and the microwave hole 19 may be aligned in a line with each other.

임피던스 매칭 튜너(154)는 상기 도파관(153)에 설치될 수 있다. 상기 임피 던스 매칭 튜너(153)는 스터브 튜너일 수 있고, 설치 위치는 변경될 수 있다. 상기 매칭 스터브의 위치를 변경하기 위하여, 복수의 스터브 장착 홀이 상기 도파관의 진행 방향을 따라 설치될 수 있다. 상기 매칭 스터브가 배치되는 않는 홀은 금속 마개(159)로 막힐 수 있다.The impedance matching tuner 154 may be installed in the waveguide 153. The impedance matching tuner 153 may be a stub tuner, and the installation position may be changed. In order to change the position of the matching stub, a plurality of stub mounting holes may be provided along the traveling direction of the waveguide. The hole in which the matching stub is not disposed may be clogged with a metal stopper 159.

상기 초고주파 구멍(19) 및 상기 도파관 구멍(152)은 동일한 축 상에 정렬될 수 있다. 광센서(158)는 상기 절연체 창문(151a,151b)이 상기 도파관(153)을 바라보는 방향에 상기 도파관(153)에 배치될 수 있다. 즉, 상기 광센서(158)는 상기 도파관 구멍(152)이 설치된 반대편 벽면에 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 도파관 구멍(152)을 통과한 플라즈마의 방출광은 상기 광센서(158)로 감지될 수 있다. 상기 광센서(158)는 초기 방전 여부 및 주 방전의 유지 여부를 확인할 수 있다.The microwave hole 19 and the waveguide hole 152 may be aligned on the same axis. The optical sensor 158 may be disposed on the waveguide 153 in a direction in which the insulator windows 151a and 151b are facing the waveguide 153. [ That is, the optical sensor 158 may be installed on the opposite wall surface where the waveguide hole 152 is provided. Accordingly, the emitted light of the plasma passing through the waveguide hole 152 can be detected by the optical sensor 158. The optical sensor 158 can confirm whether the initial discharge and the main discharge are maintained or not.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다. 도 1 내지 도 4에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.5 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention. The description overlapping with those described in Figs. 1 to 4 will be omitted.

도 5를 참조하면, 플라즈마 발생 장치(100c)는 폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어(142,144), 상기 자성체 코어(142,144)의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간을 포함하는 챔버(110), 상기 자성체 코어(142,144)의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일, 상기 유도 코일에 전력을 공급하여 상기 자성체 코어에 의하여 형성된 유도 기전력이 상기 방전 공간에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원, 및 상기 방전 공간(101)의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove,115)를 포함한다. 상기 유도 코일은 변압기의 1차 코일을 구성하고, 상기 방전 공간에 형성된 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성한다.5, the plasma generator 100c includes a toroidal magnetic core 142, 144, a discharge space for enclosing one end face of the magnetic core 142, 144 and forming a closed loop, An induction coil disposed to surround the other end face of the magnetic core, and an induction electromotive force generated by the magnetic core by supplying electric power to the induction coil forms a toroidal plasma in the discharge space And grooves (115) formed on the inner surface of the discharge space (101). The induction coil constitutes a primary coil of the transformer, and the plasma formed in the discharge space forms a secondary coil of the transformer.

초고주파 초기 방전부는 초고주파 구멍(19), 도파관(153), 유전체 창문(151), 도파관 구멍(152)를 포함한다. 초고주파 초기 방전부는 초고주파를 이용하여 상기 방전 공간(101)에 초기 점화를 수행한다.The microwave initial discharge portion includes a microwave hole 19, a waveguide 153, a dielectric window 151, and a waveguide hole 152. The very high frequency initial discharge unit performs initial ignition in the discharge space 101 by using a very high frequency.

상기 방전 공간(101)은 직선 부위 및 곡선 부위를 포함하고, 상기 도파관(153)의 길이 방향(z축 방향)은 상기 방전 공간(101)이 배치되는 xy 평면에 수직한 z 방향일 수 있다.The z direction of the waveguide 153 may be a z direction perpendicular to the xy plane where the discharge space 101 is disposed. The discharge space 101 may include a straight portion and a curved portion.

상기 초고주파 구멍(19)은 제2 레그(112)의 덮개판(112a)의 중심 부위에 형성될 수 있다. 상기 초고주파 구멍(19)이 형성되는 위치는 상기 제2 레그(112)의 중심 위치일 수 있다. 상기 초고주파 구멍(19)은 상기 방전 공간(101)의 직선 부위에 배치될 수 있다.The microwave hole 19 may be formed at the central portion of the cover plate 112a of the second leg 112. [ The position where the microwave hole 19 is formed may be the center position of the second leg 112. The microwave hole (19) may be disposed in a straight portion of the discharge space (101).

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 플라즈마 발생 장치(100d)는 폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어(142,144), 상기 자성체 코어(142,144)의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간(101)을 포함하는 챔버(110), 상기 자성체 코어(142,144)의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일, 상기 유도 코일에 전력을 공급하여 상기 자성체 코어(142,144)에 의하여 형성된 유도 기전력이 상기 방전 공간(101)에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원, 및 상기 방전 공간의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove)를 포함한다. 상기 유도 코일은 변압기의 1차 코일을 구성하고, 상기 방전 공간에 형성된 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성한다.6, the plasma generator 100d includes toroidal magnetic core cores 142 and 144 to form a closed loop, a discharge space surrounding the one end surface of the magnetic core cores 142 and 144 and forming a closed loop An induction coil disposed so as to surround another end surface of the magnetic core (142,144), and an induction electromotive force formed by the magnetic core (142,144) by supplying electric power to the induction coil, An AC power source for generating a toroidal plasma in the discharge space 101, and a groove formed on the inner surface of the discharge space. The induction coil constitutes a primary coil of the transformer, and the plasma formed in the discharge space forms a secondary coil of the transformer.

상기 챔버(110)는 제1 방향으로 형성된 제1 관통홀(11)을 포함하는 제1 레그(111), 제1 관통홀(11)에 연속적으로 연결되도록 형성된 제1 연결통로(12)를 포함하는 제2 레그(112), 상기 제1 연결통로(12)와 연속적으로 연결되고 상기 제1 방향으로 형성된 제2 관통홀(13)을 포함하는 제3 레그(113), 및 상기 제2 관통홀(113)에 연결적으로 연결되도록 형성된 제2 연결 통로(14)를 포함하는 제4 레그(114)를 포함한다. 상기 제1 관통홀(11), 제1 연결통로(12), 제2 관통홀(13), 및 제2 연결 통로(14)는 상기 방전 공간(101)을 형성한다.The chamber 110 includes a first leg 111 including a first through hole 11 formed in a first direction and a first connection passage 12 formed to be continuously connected to the first through hole 11 A third leg 113 connected to the first connection passage 12 and including a second through hole 13 formed in the first direction, And a second connection passage (14) formed to be connected to the first leg (113). The first through-hole 11, the first connection passage 12, the second through-hole 13, and the second connection passage 14 form the discharge space 101.

하나의 가스 인젝터를 사용하여, 가스를 2 개의 경로로 분배하면, 분배되는 위치는 공정 가스로 공격당한다. 따라서, 유체 경로마다 독립적으로 스월 유동을 제공하는 가스 공급 통로가 요구된다. 따라서, 가스 공급 통로는 2 개이며, 가스 배기 통로는 하나일 수 있다. 제1 가스 공급 통로(32a)는 제1 관통홀(11)이 마주보는 상기 제2 레그(12)에 배치되고, 제2 가스 공급 통로(32b)는 상기 제2 레그(112)의 방전 공간의 직선 부위와 제1 관통홀(11)의 중심축이 만나는 교점에서 제2 방향을 따라 형성될 수 있다. Using a single gas injector, when the gas is distributed in two passes, the dispensed position is attacked by the process gas. Therefore, a gas supply passage that provides a swirl flow independently for each fluid path is required. Therefore, there are two gas supply passages, and the gas exhaust passages may be one. The first gas supply passage 32a is disposed in the second leg 12 facing the first through hole 11 and the second gas supply passage 32b is disposed in the discharge space of the second leg 112 May be formed along the second direction at an intersection where the straight line portion and the central axis of the first through hole (11) meet.

상기 제1 가스 공급 통로(32a)에는 플랜지(139a)가 결합하고, 상기 제2 가스 공급 통로(32b)에는 플랜지(32b)가 결합할 수 있다. 제1 가스 인젝터(139a)는 제1 가스 공급 통로(32a)에 삽입되어 제1 방향으로 진행하면서 제1 방향을 감싸는 스월 유동을 제공한다. 또한, 제2 가스 인젝터(139b)는 제2 가스 공급통로(32b)에 삽입되어 제2 방향으로 진행하면서 제2 방향을 감싸는 스월 유동을 제공한다. 따라서, 하나의 가스 인젝터를 사용하는 것보다 더욱 향상된 스월 유동을 제공할 수 있다. 제1 가스 인젝터(139a) 및 제2 가스 인젝터(139b)의 끝은 경사지지 않으며, 복수의 홀이 중심에 대하여 일정한 반경을 가진 원주 상에 배치된다. 따라서, 방전 공간(101)의 곡선 부위는 공정 가스에 의하여 집중적으로 공격받는 것을 억제할 수 있다. 또한, 처리 유량 및 해리율이 증가할 수 있다.A flange 139a may be coupled to the first gas supply passage 32a and a flange 32b may be coupled to the second gas supply passage 32b. The first gas injector 139a is inserted into the first gas supply passage 32a to provide a swirl flow extending in the first direction and surrounding the first direction. In addition, the second gas injector 139b is inserted into the second gas supply passage 32b to provide a swirl flow passing in the second direction and surrounding the second direction. Therefore, it is possible to provide a swirl flow that is more improved than that using one gas injector. The ends of the first gas injector 139a and the second gas injector 139b are not inclined, and a plurality of holes are arranged on a circumference having a constant radius with respect to the center. Therefore, the curved portion of the discharge space 101 can be prevented from being intensively attacked by the process gas. In addition, the treatment flow rate and dissociation rate can be increased.

상기 방전 공간(101)은 제1 내지 제4 직선 부위 및 제1 내지 제4 곡선 부위를 포함한다. 제1 가스 공급 통로(32a)는 제1 곡선 부위에 연결되고, 제2 가스 공급 통로(32b)는 상기 제1 가스 공급 통로에 수직하게 상기 제1 곡선 부위에 형성된다. 가스 배기 통로(33)는 상기 제1 곡선 부위에 대각선 방향에 배치된 제3 곡선 부위에 연결된다.The discharge space 101 includes first to fourth straight portions and first to fourth curved portions. The first gas supply passage 32a is connected to the first curved portion and the second gas supply passage 32b is formed in the first curved portion perpendicular to the first gas supply passage. The gas exhaust passage 33 is connected to a third curved portion disposed diagonally to the first curved portion.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.7 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 플라즈마 발생 장치(100e)는 폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어(142,144), 상기 자성체 코어(142,144)의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간(101)을 포함하는 챔버(110), 상기 자성체 코어(142,144)의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일, 상기 유도 코일에 전력을 공급하여 상기 자성체 코어(142,144)에 의하여 형성된 유도 기전력이 상기 방전 공간에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원, 및 상기 방전 공간의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove)를 포함한다. 상기 유도 코일은 변압기의 1차 코일을 구성하고, 상기 방전 공간에 형성된 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성한다.Referring to FIG. 7, the plasma generator 100e includes a toroidal magnetic core 142,144 for forming a closed loop, a discharge space (not shown) for enclosing one end surface of the magnetic core 142,144 and forming a closed loop An induction coil disposed so as to surround another end surface of the magnetic core (142,144), and an induction electromotive force formed by the magnetic core (142,144) by supplying electric power to the induction coil, And a groove formed on an inner surface of the discharge space. The induction coil constitutes a primary coil of the transformer, and the plasma formed in the discharge space forms a secondary coil of the transformer.

상기 챔버(110)는 제1 방향으로 형성된 제1 관통홀(11)을 포함하는 제1 레그(111), 제1 관통홀(11)에 연속적으로 연결되도록 형성된 제1 연결통로(12)를 포함하는 제2 레그(112), 상기 제1 연결통로(12)와 연속적으로 연결되고 상기 제1 방향으로 형성된 제2 관통홀(13)을 포함하는 제3 레그(113), 및 상기 제2 관통홀(13)에 연결적으로 연결되도록 형성된 제2 연결 통로(14)를 포함하는 제4 레그(114)를 포함한다. 상기 제1 관통홀(11), 제1 연결통로(12), 제2 관통홀(13), 및 제2 연결 통로(14)는 상기 방전 공간(101)을 형성한다.The chamber 110 includes a first leg 111 including a first through hole 11 formed in a first direction and a first connection passage 12 formed to be continuously connected to the first through hole 11 A third leg 113 connected to the first connection passage 12 and including a second through hole 13 formed in the first direction, And a second connecting passage (14) formed to be connected to the first leg (13). The first through-hole 11, the first connection passage 12, the second through-hole 13, and the second connection passage 14 form the discharge space 101.

가스 공급 통로(32)는 상기 제2 레그(112)의 직선 부위의 중심 영역에 배치되고, 가스 배기 통로(33)는 상기 제4 레그(114)의 직선 부위의 중심 영역에 배치될 수 있다. 가스 인젝터(139)는 상기 가스 공급 통로(32)에 삽입되어 가스를 상기 방전 공간(101)에 양 방향으로 공급할 수 있다. 가스 인젝터(139)는 스월 유동을 제공할 수 있다. The gas supply passage 32 may be disposed at a central region of a straight portion of the second leg 112 and the gas exhaust passage 33 may be disposed at a central region of a straight portion of the fourth leg 114. The gas injector 139 is inserted into the gas supply passage 32 to supply gas to the discharge space 101 in both directions. The gas injector 139 can provide swirl flow.

초고주파 초기 방전부는 초고주파 구멍(19),도파관(153), 유전체 창문(151a,151b), 도파관 구멍(152)를 포함한다. 초고주파 초기 방전부는 초고주파를 이용하여 상기 방전 공간에 초기 점화를 수행한다. The microwave initial discharge portion includes a microwave hole 19, a waveguide 153, dielectric windows 151a and 151b, and a waveguide hole 152. The very high frequency initial discharge unit performs initial ignition in the discharge space using a very high frequency.

상기 방전 공간(101)은 직선 부위 및 곡선 부위를 포함하고, 상기 도파관(153)의 길이 방향은 x축 방향일 수 있다. 상기 초고주파 구멍(152)은 제2 레그(112)의 곡선 부위에서 형성될 수 있다. The discharge space 101 may include a linear portion and a curved portion, and the longitudinal direction of the waveguide 153 may be an x-axis direction. The microwave hole 152 may be formed at a curved portion of the second leg 112.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.8 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 플라즈마 발생 장치(100f)는 폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어(142,144), 상기 자성체 코어(42,144)의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간(101)을 포함하는 챔버(110), 상기 자성체 코어(42,144)의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일, 상기 유도 코일에 전력을 공급하여 상기 자성체 코어에 의하여 형성된 유도 기전력이 상기 방전 공간에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원, 및 상기 방전 공간의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove)를 포함한다. 상기 유도 코일은 변압기의 1차 코일을 구성하고, 상기 방전 공간에 형성된 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성한다.8, the plasma generating apparatus 100f includes a toroidal magnetic core 142, 144 for forming a closed loop, a discharge space for enclosing one end surface of the magnetic core 42, 144 and forming a closed loop 101), an induction coil arranged to surround another end surface of the magnetic core (42, 144), and an induction electromotive force generated by the magnetic core by supplying electric power to the induction coil, An AC power source for forming a plasma, and a groove formed on an inner surface of the discharge space. The induction coil constitutes a primary coil of the transformer, and the plasma formed in the discharge space forms a secondary coil of the transformer.

상기 챔버(110)는 제1 방향으로 형성된 제1 관통홀(11)을 포함하는 제1 레그(111), 제1 관통홀(11)에 연속적으로 연결되도록 형성된 제1 연결통로(12)를 포함하는 제2 레그(112), 상기 제1 연결통로(12)와 연속적으로 연결되고 상기 제1 방향으로 형성된 제2 관통홀(13)을 포함하는 제3 레그(113), 및 상기 제2 관통홀(13)에 연결적으로 연결되도록 형성된 제2 연결 통로(14)를 포함하는 제4 레그(114)를 포함한다. 상기 제1 관통홀(11), 제1 연결통로(12), 제2 관통홀(13), 및 제2 연결 통로(14)는 상기 방전 공간(101)을 형성한다.The chamber 110 includes a first leg 111 including a first through hole 11 formed in a first direction and a first connection passage 12 formed to be continuously connected to the first through hole 11 A third leg 113 connected to the first connection passage 12 and including a second through hole 13 formed in the first direction, And a second connecting passage (14) formed to be connected to the first leg (13). The first through-hole 11, the first connection passage 12, the second through-hole 13, and the second connection passage 14 form the discharge space 101.

가스 공급 통로(32a,32b)는 상기 제2 레그(112)의 양측의 곡선 부위마다 배치되고, 가스 배기 통로(33)는 상기 제4 레그(114)의 직선 부위의 중심 영역에 배치될 수 있다. 제1 가스 공급 통로(32a)는 제2 레그(112)에서 상기 제1 관통홀(11)이 바라보는 위치에 형성될 수 있으며, 제2 가스 공급 통로(32b)는 제2 레그(112)에서 상기 제2 관통홀(13)이 바라보는 위치에 형성될 수 있다. The gas supply passages 32a and 32b may be disposed at the curved portions on both sides of the second leg 112 and the gas exhaust passage 33 may be disposed at the central region of the straight portion of the fourth leg 114 . The first gas supply passage 32a may be formed at a position where the first through hole 11 is viewed from the second leg 112 and the second gas supply passage 32b may be formed at a position where the second gas supply passage 32b And the second through hole 13 may be formed at a position where the second through hole 13 is viewed.

제1 가스 인젝터(139a)는 상기 제1 가스 공급 통로(32a)에 삽입되어 가스를 상기 방전 공간(101)에 공급할 수 있다. 제1 가스 인젝터(139a)는 스월 유동을 x축 방향으로 방전 공간(101)에 제공할 수 있다.The first gas injector 139a may be inserted into the first gas supply passage 32a to supply gas to the discharge space 101. [ The first gas injector 139a can provide the swirl flow in the discharge space 101 in the x-axis direction.

제2 가스 인젝터(139b)는 상기 제2 가스 공급 통로(32b)에 삽입되어 가스를 방전 공간에 공급할 수 있다. 상기 제2 가스 인젝터(139b)는 스윌 유동을 x축 방향으로 방전 공간에 제공할 수 있다.The second gas injector 139b may be inserted into the second gas supply passage 32b to supply gas to the discharge space. The second gas injector 139b can provide a swirl flow in the discharge space in the x-axis direction.

초고주파 초기 방전부는 초고주파 구멍(19),도파관(153), 유전체 창문(151), 도파관 구멍(152)를 포함한다. 초고주파 초기 방전부는 초고주파를 이용하여 상기 방전 공간에 초기 점화를 수행한다.The microwave initial discharge portion includes a microwave hole 19, a waveguide 153, a dielectric window 151, and a waveguide hole 152. The very high frequency initial discharge unit performs initial ignition in the discharge space using a very high frequency.

상기 방전 공간(101)은 직선 부위 및 곡선 부위를 포함하고, 상기 도파관의 길이 방향은 z축 방향일 수 있다. 상기 초고주파 구멍(19)은 제2 레그(112)의 직선 부위에 형성될 수 있다. The discharge space 101 may include a straight portion and a curved portion, and the longitudinal direction of the wave guide may be a z-axis direction. The microwave hole 19 may be formed in a straight portion of the second leg 112.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.9 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 플라즈마 발생 장치(100g)는 폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어(142,144), 상기 자성체 코어(142,144)의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간(101)을 포함하는 챔버(210), 상기 자성체 코어(142,144)의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일, 상기 유도 코일에 전력을 공급하여 상기 자성체 코어(142,144)에 의하여 형성된 유도 기전력이 상기 방전 공간에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원, 및 상기 방전 공간의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove)를 포함한다. 상기 유도 코일은 변압기의 1차 코일을 구성하고, 상기 방전 공간에 형성된 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성한다.Referring to FIG. 9, the plasma generator 100g includes a toroidal magnetic core 142, 144 for forming a closed loop, a discharge space for enclosing one end surface of the magnetic core 142, 144 and forming a closed loop An induction coil disposed so as to surround the other end surface of the magnetic core, and an induction electromotive force formed by the magnetic core (142, 144) by supplying electric power to the induction coil, And a groove formed on an inner surface of the discharge space. The induction coil constitutes a primary coil of the transformer, and the plasma formed in the discharge space forms a secondary coil of the transformer.

상기 챔버(210)는 제1 레그 내지 제4 레그(211~214), 및 제1 내지 제 4 엘보우 덕트(215~218)를 포함할 수 있다. 상기 제1 레그(211)는 x축 방향으로 배치되고, 상기 제3 레그(213)는 y축 방향으로 이격되어 상기 제1 레그(211)와 나란히 배치될 수 있다. 상기 제2 레그(212)는 y축 방향으로 배치되고, 상기 제4 레그(214)는 x축 방향으로 이격되어 상기 제2 레그(212)와 나란히 배치될 수 있다. The chamber 210 may include first to fourth legs 211 to 214 and first to fourth elbow ducts 215 to 218. The first legs 211 may be disposed in the x-axis direction, and the third legs 213 may be disposed in parallel to the first legs 211 in the y-axis direction. The second legs 212 may be disposed in the y-axis direction, and the fourth legs 214 may be disposed in parallel to the second legs 212 in the x-axis direction.

상기 제1 레그(211)는 제1 방향(x축 방향)으로 형성된 제1 관통홀(21)을 포함할 수 있다. 상기 제2 레그(212)는 제2 방향(y축 방향)으로 형성된 제2 관통홀(22)을 포함할 수 있다. 상기 제3 레그(213)는 제1 방향(x축 방향)으로 형성된 제3 관통홀(23)을 포함할 수 있다. 상기 제4 레그(214)는 제2 방향(y축 방향)으로 형성된 제4 관통홀(24)을 포함할 수 있다. 상기 제1 관통홀 내지 제4 관통홀(21~24)은 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 관통홀 내지 제4 관통홀(21~24)의 측면에는 그루부가 형성될 수 있다.The first leg 211 may include a first through hole 21 formed in a first direction (x-axis direction). The second leg 212 may include a second through hole 22 formed in a second direction (y-axis direction). The third leg 213 may include a third through hole 23 formed in a first direction (x-axis direction). The fourth leg 214 may include a fourth through-hole 24 formed in a second direction (y-axis direction). The first to fourth through holes 21 to 24 may have substantially the same structure. The grooves may be formed on the side surfaces of the first to fourth through holes 21 to 24.

제1 엘보우 덕트(215)는 상기 제1 레그(211)의 제1 관통홀(11)과 상기 제2 레그(212)의 상기 제2 관통홀(12)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 제1 엘보우 덕트(215)는 곡률을 가지고 90도 꺽인 제1 연결 통로를 포함할 수 있다. The first elbow duct 215 may connect the first through hole 11 of the first leg 211 and the second through hole 12 of the second leg 212. Accordingly, the first elbow duct 215 may include a first connecting passage having a curvature and bent by 90 degrees.

제2 엘보우 덕트(216)는 상기 제2 레그(212)의 제2 관통홀(22)과 상기 제3 레그(213)의 제3 관통홀(23)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 제2 엘보우 덕트(216)는 곡률을 가지고 90 도 꺽인 제2 연결 통로를 포함할 수 있다.The second elbow duct 216 may connect the second through hole 22 of the second leg 212 and the third through hole 23 of the third leg 213. [ Accordingly, the second elbow duct 216 may include a second connecting passage having a curvature and bent by 90 degrees.

제3 엘보우 덕트(217)는 상기 제3 레그(213)의 제3 관통홀(23)과 상기 제4 레그(214)의 제4 관통홀(24)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 제3 엘보우 덕트(217)는 곡률을 가지고 90도 꺽인 제 3 연결 통로를 포함할 수 있다.The third elbow duct 217 may connect the third through hole 23 of the third leg 213 and the fourth through hole 24 of the fourth leg 214. Accordingly, the third elbow duct 217 may include a third connecting passage having a curvature and bent by 90 degrees.

제4 엘보우 덕트(218)는 상기 제4 레그(214)의 제4 관통홀(24)과 상기 제1 레그(211)의 제1 관통홀(11)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제4 엘보우 덕트(214)는 곡률을 가지고 90도 꺽인 제4 연결 통로를 포함할 수 있다.The fourth elbow duct 218 may connect the fourth through hole 24 of the fourth leg 214 with the first through hole 11 of the first leg 211. Accordingly, the fourth elbow duct 214 may include a fourth connecting passage having a curvature and bent by 90 degrees.

상기 제1 관통홀(21), 제1 연결 통로, 제2 관통홀(22), 제2 연결 통로, 제3 관통홀(23), 제 3 연결 통로, 제4 관통홀(24), 및 제4 연결 통로는 방전 공간(101)을 형성할 수 있다.The first through hole 21, the first connecting passage, the second through hole 22, the second connecting passage, the third through hole 23, the third connecting passage, the fourth through hole 24, The four connection passages can form the discharge space 101.

상기 챔버(210)가 제1 내지 제4 엘보우 덕트(215~218)로 분해됨에 따라, 상기 제1 내지 제4 레그(211~214)의 그루브(219)는 용이하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 챔버(210)의 전기적으로 절연되는 부위가 증가하여 챔버의 유도 가열에 의한 에너지 손실을 감소시킬 수 있다. 또한, 아크와 같은 이상 현상에 의하여 챔버의 일부가 손상되는 경우, 손상 부위 만을 선택적으로 제거할 수 있어, 유지 보수의 비용이 절감될 수 있다.As the chamber 210 is disassembled into the first through fourth elbow ducts 215 through 218, the grooves 219 of the first through fourth legs 211 through 214 can be easily formed. In addition, the electrically insulated portion of the chamber 210 increases, thereby reducing the energy loss due to induction heating of the chamber. In addition, when a part of the chamber is damaged due to an abnormal phenomenon such as an arc, only the damaged part can be selectively removed, and the maintenance cost can be reduced.

도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 그루브들을 설명하는 도면들이다.10 and 11 are views illustrating grooves according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 챔버(110)의 방전 공간의 내벽에는 헬리칼 그루브(115)가 형성될 수 있다. 상기 헬리칼 그루브(115)는 공급 가스에 스월을 제공할 수 있다. 또한, 플라즈마와 챔버의 내벽의 상호 작용을 감소시킬 수 있다.Referring to FIG. 10, a helical groove 115 may be formed on the inner wall of the discharge space of the chamber 110. The helical grooves 115 may provide a swirl to the feed gas. Further, the interaction between the plasma and the inner wall of the chamber can be reduced.

도 11을 참조하면, 챔버(110)의 방전 공간의 내벽에는 그루브(115)가 형성될 수 있다. 상기 그루브(115)는 상기 방전 공간의 진행 방향을 따라 형성될 수 있다. 상기 그루브(115)는 플라즈마와 챔버의 내벽의 상호 작용을 감소시킬 수 있다.Referring to FIG. 11, a groove 115 may be formed on the inner wall of the discharge space of the chamber 110. The grooves 115 may be formed along the traveling direction of the discharge space. The grooves 115 can reduce the interaction between the plasma and the inner wall of the chamber.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험 결과이다.12 shows experimental results according to an embodiment of the present invention.

도 1, 도 2, 및 도 12를 참조하면, 챔버(110)의 내벽에 그루브(115)가 형성된 것을 제외하고 동일한 구조의 플라즈마 발생 장치의 식각률을 나타내는 도면이다. 가스 공급 통로를 통하여 제공되는 NF3의 유량은 8 sccm인 경우, 공정 챔버(172)에서 기판(173)의 식각률은 약 2 배의 차이를 보였다. 기판은 실리콘 기판이고, 전력은 7.0 킬로 와트, 7.7. 킬로와트, 및 8.4 킬로와트에서 실리콘의 식각률을 측정하였다.Referring to FIGS. 1, 2, and 12, the etch rate of a plasma generator having the same structure is shown, except that a groove 115 is formed on the inner wall of the chamber 110. The etching rate of the substrate 173 in the process chamber 172 was about twice the difference in the flow rate of the NF 3 supplied through the gas supply passage at 8 sccm. The substrate is a silicon substrate, the power is 7.0 kW, 7.7. The etch rate of silicon was measured in kilowatt, and 8.4 kilowatts.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And all of the various forms of embodiments that can be practiced without departing from the technical spirit.

100: 플라즈마 발생 장치 142, 144: 자성체 코어
101: 방전 공간 163,165: 유도 코일
115: 그루브100: Plasma generating device 142, 144: Magnetic material core
101: discharge space 163,165: induction coil
115: Groove

Claims (19)

폐 루프를 형성하도록 토로이드(toroid) 형태의 자성체 코어;
상기 자성체 코어의 일 단면을 감싸고 폐 루프를 형성하는 방전 공간을 포함하는 챔버;
상기 자성체 코어의 다른 단면을 감싸도록 배치되는 유도 코일;
상기 유도 코일에 전력을 공급하여 상기 자성체 코어에 의하여 형성된 유도 기전력이 상기 방전 공간에 토로이달 플라즈마를 형성하도록 하는 교류 전원; 및
상기 방전 공간의 내부 표면에 형성된 그루브(Groove)를 포함하고,
상기 유도 코일은 변압기의 1차 코일을 구성하고, 상기 방전 공간에 형성된 플라즈마는 상기 변압기의 2차 코일을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.A magnetic core in the form of a toroid to form a closed loop;
A chamber enclosing one end surface of the magnetic core and including a discharge space forming a closed loop;
An induction coil disposed to surround another end surface of the magnetic core;
An AC power source for supplying power to the induction coil to induce toroidal plasma in the discharge space by induction electromotive force formed by the magnetic core; And
And a groove formed in an inner surface of the discharge space,
Wherein the induction coil constitutes a primary coil of the transformer, and the plasma formed in the discharge space forms a secondary coil of the transformer. 제1 항에 있어서,
상기 방전 공간은 직선 부위와 곡선 부위를 포함하고,
상기 그루브는 상기 방전 공간의 상기 직선 부위를 따라 진행하는 방향을 감싸도록 상기 챔버의 내부 표면에 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
Wherein the discharge space includes a straight portion and a curved portion,
Wherein the groove is formed on an inner surface of the chamber so as to surround a direction of travel along the straight portion of the discharge space. 제1 항에 있어서,
상기 그루브는 헬리칼 형태, 상기 방전 공간의 진행방향을 따라 형성된 직선형태, 또는 원형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
Wherein the groove is a helix shape, a linear shape formed along a traveling direction of the discharge space, or a circular shape. 제1 항에 있어서,
이웃한 상기 그루브 사이의 간격은 수 밀리미터 내지 수 센티미터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
And the interval between adjacent grooves is several millimeters to several centimeters. 제1 항에 있어서,
외부에서 초고주파를 상기 방전 공간에 제공받기 위하여 상기 방전 공간에 연결되도록 상기 챔버에 형성된 초고주파 구멍;
상기 초고주파 구멍의 주위에 배치되어 초고주파가 통과하는 절연체 창문;
상기 절연체 창문에 초고주파를 제공하는 도파관; 및
상기 도파관을 진행하는 초고주파를 방사하여 상기 초고주파 구멍에 제공하기 위한 상기 도파관에 형성된 도파관 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
A microwave hole formed in the chamber so as to be connected to the discharge space to receive a very high frequency from the outside in the discharge space;
An insulator window disposed around the microwave hole and through which a microwave passes;
A waveguide for providing microwaves to the insulator window; And
And a waveguide hole formed in the waveguide for radiating a microwave traveling in the waveguide to provide the microwave to the microwave hole. 제5 항에 있어서,
상기 방전 공간은 직선 부위 및 곡선 부위를 포함하고,
상기 도파관의 길이 방향은 상기 방전 공간의 직선 부위의 연장 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the discharge space includes a linear portion and a curved portion,
And the longitudinal direction of the waveguide is disposed along the extending direction of the linear portion of the discharge space. 제5 항에 있어서,
상기 도파관에 설치된 적어도 하나의 임피던스 매칭 스터브; 및
상기 절연체 창문이 상기 도파관을 바라보는 방향에 상기 도파관에 배치된 광센서; 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.6. The method of claim 5,
At least one impedance matching stub disposed in the waveguide; And
An optical sensor disposed in the waveguide in a direction in which the insulator window faces the waveguide; The plasma generating apparatus further comprising: 제5 항에 있어서,
상기 초고주파 구멍 및 상기 도파관 구멍은 원형인 것을 특징으로 하는 발생 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the microwave hole and the waveguide hole are circular. 제6 항에 있어서,
상기 초고주파 구멍은 상기 직선 부위의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 발생 장치.The method according to claim 6,
And the microwave hole is disposed at the center of the linear portion. 제6 항에 있어서,
상기 초고주파 구멍은 상기 곡선 부위에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 6,
And the microwave hole is disposed at the curved portion. 제1 항에 있어서,
상기 챔버는:
제1 방향으로 형성된 제1 관통홀을 포함하는 제1 레그;
제1 관통홀에 연속적으로 연결되도록 형성된 제1 연결통로를 포함하는 제2 레그;
상기 제1 연결통로와 연속적으로 연결되고 상기 제1 방향으로 형성된 제2 관통홀을 포함하는 제3 레그;및
상기 제2 관통홀에 연결적으로 연결되도록 형성된 제2 연결 통로를 포함하는 제4 레그를 포함하고,
상기 제1 관통홀, 제1 연결통로, 제2 관통홀, 및 제2 연결 통로는 상기 방전 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
Said chamber comprising:
A first leg including a first through hole formed in a first direction;
A second leg including a first connection passage formed to be connected to the first through hole continuously;
A third leg connected to the first connection passage and including a second through hole formed in the first direction;
And a fourth leg including a second connection passage formed to be connected to the second through hole,
Wherein the first through hole, the first connection passage, the second through hole, and the second connection passage form the discharge space. 제11 항에 있어서,
제2 레그는:
상기 제1 관통홀의 일단과 연결되도록 형성된 제1 통로;
상기 제2 관통홀의 일단과 연결되도록 형성된 제2 통로; 및
상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 연결하는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성된 제3 통로를 포함하고,
상기 제1 통로, 제3 통로, 및 상기 제2 통로는 연속적으로 연결되어 제1 연결 통로를 형성하고,
제4 레그는:
상기 제1 관통홀의 타단과 연결되도록 형성된 제1 통로;
상기 제2 관통홀의 타단과 연결되도록 형성된 제2 통로; 및
상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 연결하는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성된 제3 통로를 포함하고,
상기 제1 통로, 제3 통로, 및 상기 제2 통로는 연속적으로 연결되어 제2 연결 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.12. The method of claim 11,
The second leg comprises:
A first passage formed to be connected to one end of the first through hole;
A second passage connected to one end of the second through hole; And
And a third passage formed in a second direction perpendicular to the first direction connecting the first passage and the second passage,
Wherein the first passage, the third passage, and the second passage are continuously connected to form a first connection passage,
The fourth leg is:
A first passage formed to connect with the other end of the first through hole;
A second passage formed to be connected to the other end of the second through hole; And
And a third passage formed in a second direction perpendicular to the first direction connecting the first passage and the second passage,
Wherein the first passage, the third passage, and the second passage are continuously connected to form a second connection passage. 제12 항에 있어서,
상기 제2 레그 및 제4 레그 각각은 지지판 및 상기 지지판 상에 배치된 덮개 판을 포함하고,
상기 지지판은 상부면에 함몰된 오목부를 포함하고,
상기 오목부의 하부면에서 상기 제2 방향을 따라 상기 제3 통로의 반쪽이 형성되고,
상기 덮개 판은 하부면에 돌출된 돌출부를 포함하고,
상기 돌출부의 하부면에 상기 제2 방향으로 따라 상기 제3 통로의 다른 반쪽이 형성되는 것을 특징으로 하는 토로이달 플라즈마 발생 장치.13. The method of claim 12,
Each of the second leg and the fourth leg includes a support plate and a cover plate disposed on the support plate,
Wherein the support plate includes a concave portion recessed in an upper surface thereof,
A half of the third passage is formed along the second direction on a lower surface of the concave portion,
Wherein the cover plate includes a protruding portion protruding from the lower surface,
And the other half of the third passage is formed along the second direction on the lower surface of the protrusion. 제1 항에 있어서,
상기 방전 공간은 제1 내지 제4 직선 부위 및 제1 내지 제4 곡선 부위를 포함하고,
제1 곡선 부위에 연결되는 가스 공급 통로;
상기 제1 곡선 부위에 대각선 방향에 배치된 제3 곡선 부위에 연결되는 가스 공급 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
Wherein the discharge space includes first to fourth straight portions and first to fourth curved portions,
A gas supply passage connected to the first curved portion;
And a gas supply passage connected to a third curved portion disposed in a diagonal direction to the first curved portion. 제14 항에 있어서,
상기 가스 공급 통로에 삽입되어 스월 유동을 제공하는 가스 인젝터를 더 포함하고,
상기 가스 인젝터는 공급 가스를 서로 연결된 두 개의 다른 경로에 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.15. The method of claim 14,
Further comprising a gas injector inserted in the gas supply passage to provide swirl flow,
Wherein the gas injector provides the feed gas to two different paths connected to each other. 제1 항에 있어서,
상기 방전 공간은 제1 내지 제4 직선 부위 및 제1 내지 제4 곡선 부위를 포함하고,
제1 곡선 부위에 연결되는 제1 가스 공급 통로;
상기 제1 가스 공급 통로에 수직하게 상기 제1 곡선 부위에 형성된 제2 가스 공급 통로; 및
상기 제1 곡선 부위에 대각선 방향에 배치된 제3 곡선 부위에 연결되는 가스 공급 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
Wherein the discharge space includes first to fourth straight portions and first to fourth curved portions,
A first gas supply passage connected to the first curved portion;
A second gas supply passage formed at the first curved portion perpendicular to the first gas supply passage; And
And a gas supply passage connected to a third curved portion disposed in a diagonal direction to the first curved portion. 제1 항에 있어서,
상기 방전 공간은 제1 내지 제4 직선 부위 및 제1 내지 제4 곡선 부위를 포함하고,
상기 제2 직선 부위의 중심에 연결되는 제1 가스 공급 통로; 및
상기 제2 직선 부위와 나란히 배치되는 제4 직선 부위에 연결되는 가스 배기통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
Wherein the discharge space includes first to fourth straight portions and first to fourth curved portions,
A first gas supply passage connected to the center of the second linear portion; And
And a gas exhaust passage connected to a fourth linear portion disposed in parallel with the second linear portion. 제1 항에 있어서,
상기 방전 공간은 제1 내지 제4 직선 부위 및 제1 내지 제4 곡선 부위를 포함하고,
상기 제1 곡선 부위에 연결되는 제1 가스 공급 통로;
상기 제2 곡선 부위에 연결되는 제2 가스 공급 통로; 및
상기 제4 직선 부위에 가스 배기통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
Wherein the discharge space includes first to fourth straight portions and first to fourth curved portions,
A first gas supply passage connected to the first curved portion;
A second gas supply passage connected to the second curved portion; And
Further comprising a gas exhaust passage in the fourth linear portion. 제1 항에 있어서,
상기 챔버는:
제1 관통홀을 포함하는 제1 레그;
상기 제1 관통홀의 일단과 연결되는 제1 엘보우 덕트(first elbow duct);
상기 제1 엘보우 덕트와 연결되는 제2 관통홀을 포함하는 제2 레그;
상기 제2 관통홀과 연결되는 제2 엘보우 덕트;
상기 제2 엘보우 덕트와 연결되고 제3 관통홀를 포함하는 제3 레그;
상기 제3 관통홀과 연결되는 제3 엘보우 덕트;
상기 제3 엘보우 덕트와 연결되는 제4 관통홀을 포함하는 제4 레그; 및
상기 제4 관통홀 및 상기 제1 관통홀과 연결되는 제4 엘보우 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method according to claim 1,
Said chamber comprising:
A first leg including a first through hole;
A first elbow duct connected to one end of the first through hole;
A second leg including a second through hole connected to the first elbow duct;
A second elbow duct connected to the second through hole;
A third leg connected to the second elbow duct and including a third through hole;
A third elbow duct connected to the third through hole;
A fourth leg including a fourth through hole connected to the third elbow duct; And
And a fourth elbow duct connected to the fourth through hole and the first through hole.

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